Wie wird das rotierende Magnetfeld im Stator erzeugt?

Das Prinzip der Erzeugung eines rotierenden Magnetfelds im Stator

In einem Elektromotor wird das rotierende Magnetfeld im Stator durch einen spezifischen Prozess erzeugt, der auf grundlegenden Prinzipien der Elektromagnetismus beruht. Hier ist eine detaillierte Erklärung:

Grundlegende Prinzipien

Die Erzeugung eines rotierenden Magnetfelds basiert hauptsächlich auf Drehstrom und der Konfiguration von Drehstromwicklungen. Speziell, wenn Drehstrom auf die Drehstromwicklungen des Stators (die in einem elektrischen Winkel von 120° im Raum verteilt sind) angewendet wird, entsteht ein rotierendes Magnetfeld zwischen Stator und Rotor. Dieser Prozess kann durch die folgenden Schritte verstanden werden:

Einführung des Drehstroms

Zunächst wird Drehstrom in die Drehstromwicklungen des Stators eingeführt. Diese drei Phasen des Wechselstroms haben die gleiche Frequenz, aber eine Phasendifferenz von 120° zueinander. Diese Phasendifferenz stellt sicher, dass die Stromänderungen nicht gleichzeitig in allen Wicklungen, sondern nacheinander auftreten.

Bildung der Magnetfelder und Rotation

Wenn der Strom durch die Wicklungen fließt, erzeugt er ein Magnetfeld um sie herum. Aufgrund der Phasendifferenz der Drehströme sind diese Magnetfelder nicht statisch, sondern bewegen sich über die Zeit im Raum. Speziell, wenn der Strom in einer Wicklung sein Maximum erreicht, sind die Ströme in den anderen beiden Wicklungen in verschiedenen Phasen (zum Beispiel ist einer nahe Null und der andere nähert sich dem Maximum). Diese Änderungen des Stroms führen dazu, dass Richtung und Stärke des Magnetfelds kontinuierlich im Raum wechseln und ein rotierendes Magnetfeld bilden.

Richtung des rotierenden Magnetfelds

Die Richtung des rotierenden Magnetfelds hängt von der Phasenfolge des Drehstroms ab. Wenn der Drehstrom in der Reihenfolge U-V-W ändert, dreht sich das resultierende rotierende Magnetfeld im Uhrzeigersinn im Raum. Umgekehrt, wenn die Phasenfolge von zwei Phasen der Wicklungen vertauscht wird (zum Beispiel wird es U-W-V), dreht sich das rotierende Magnetfeld gegen den Uhrzeigersinn.

Faktoren

Die Geschwindigkeit des rotierenden Magnetfelds hängt nicht nur von der Frequenz des Stroms, sondern auch von der Anzahl der Polpaare ab. Bei einem Zweipolmotor entspricht die Rotationsgeschwindigkeit des Magnetfelds der Änderungsrate des Drehstroms. Bei einem Vierpolmotor jedoch wird die Geschwindigkeit des rotierenden Magnetfelds halbiert.

Zusammenfassung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das rotierende Magnetfeld im Stator durch die Zufuhr von Drehstrom mit einer Phasendifferenz von 120° zu den Drehstromwicklungen erreicht wird. Diese Konfiguration ermöglicht es, dass das Magnetfeld kontinuierlich im Raum bewegt wird und ein rotierendes Magnetfeld bildet. Durch die Anpassung der Phasenfolge des Stroms kann die Richtung des rotierenden Magnetfelds geändert werden; und durch die Änderung der Stromfrequenz oder der Anzahl der magnetischen Polpaare kann die Geschwindigkeit des rotierenden Magnetfelds reguliert werden. Dieses Prinzip wird in verschiedenen Arten von Elektromotoren, einschließlich Drehstrom-Asynchronmotoren und Synchronmotoren, weit verbreitet eingesetzt.