چگونه میدان مغناطیسی چرخان در استاتور ایجاد می‌شود

اصل تولید میدان مغناطیسی چرخان در استاتور

در یک موتور الکتریکی، میدان مغناطیسی چرخان در داخل استاتور از طریق فرآیند خاصی که شامل اصول بنیادی الکترومغناطیس است، تولید می‌شود. در ادامه توضیحات دقیق‌تر آمده است:

اصول اساسی

تولید میدان مغناطیسی چرخان بیشتر به جریان سه‌فاز متناوب و پیکربندی پیچهای سه‌فاز بستگی دارد. به طور خاص، هنگامی که جریان سه‌فاز متناوب به پیچهای سه‌فاز روی استاتور (این پیچها در زاویه ۱۲۰ درجه در فضای الکتریکی از یکدیگر جدا شده‌اند) اعمال می‌شود، یک میدان مغناطیسی چرخان بین استاتور و روتور ایجاد می‌شود. این فرآیند می‌تواند از طریق مراحل زیر درک شود:

مقدمه جریان سه‌فاز متناوب

ابتدا، جریان سه‌فاز متناوب به پیچهای سه‌فاز استاتور معرفی می‌شود. این سه فاز جریان متناوب دارای فرکانس یکسان ولی اختلاف فاز ۱۲۰ درجه با یکدیگر هستند. این اختلاف فاز مطمئن می‌کند که تغییرات جریان به صورت همزمان در تمام پیچها رخ ندهند بلکه به ترتیب متناوب اتفاق بیفتند.

تشکیل میدان‌های مغناطیسی و چرخش

هنگامی که جریان از طریق پیچها می‌گذرد، یک میدان مغناطیسی حول آنها تولید می‌شود. به دلیل اختلاف فاز در جریان‌های سه‌فاز، این میدان‌های مغناطیسی ثابت نیستند بلکه با گذشت زمان در فضا حرکت می‌کنند. به طور خاص، هنگامی که جریان در یک پیچ به حداکثر می‌رسد، جریان‌ها در دو پیچ دیگر در مراحل مختلفی قرار دارند (به عنوان مثال، یکی نزدیک به صفر و دیگری در حال نزدیک شدن به حداکثر). این تغییرات در جریان باعث می‌شوند که جهت و قدرت میدان مغناطیسی به طور مداوم در فضا تغییر کند و یک میدان مغناطیسی چرخان تشکیل دهد.

جهت میدان مغناطیسی چرخان

جهت میدان مغناطیسی چرخان به توالی فاز جریان سه‌فاز بستگی دارد. اگر جریان سه‌فاز به ترتیب U-V-W تغییر کند، میدان مغناطیسی چرخان در فضا به صورت ساعتگرد چرخیده خواهد شد. بر عکس، اگر توالی جریان دو فاز از پیچها جابجا شود (به عنوان مثال، به U-W-V تغییر کند)، میدان مغناطیسی چرخان به صورت پادساعتگرد چرخیده خواهد شد.

فاکتورها

سرعت میدان مغناطیسی چرخان نه تنها به فرکانس جریان بلکه به تعداد جفت‌های قطب نیز مرتبط است. برای یک موتور دو قطبی، سرعت چرخش میدان مغناطیسی برابر با نرخ تغییر جریان سه‌فاز متناوب است. برای یک موتور چهار قطبی، سرعت چرخش میدان مغناطیسی نصف می‌شود.

خلاصه

به طور خلاصه، میدان مغناطیسی چرخان در استاتور با تأمین جریان سه‌فاز متناوب با اختلاف فاز ۱۲۰ درجه به پیچهای سه‌فاز ایجاد می‌شود. این پیکربندی امکان می‌دهد که میدان مغناطیسی به طور مداوم در فضا حرکت کند و یک میدان مغناطیسی چرخان تشکیل دهد. با تنظیم توالی فاز جریان، جهت چرخش میدان مغناطیسی چرخان می‌تواند تغییر کند؛ و با تغییر فرکانس جریان یا تعداد جفت‌های قطب مغناطیسی، سرعت چرخش میدان مغناطیسی چرخان تنظیم می‌شود. این اصل در انواع مختلف موتورهای الکتریکی از جمله موتورهای القایی سه‌فاز و موتورهای همگام استفاده می‌شود.