Hoe wordt het roterende magnetische veld in de stator geproduceerd?

Het principe van het genereren van een roterend magnetisch veld in de stator

In een elektrische motor wordt het roterende magnetische veld binnen de stator gegenereerd door een specifiek proces dat fundamentele principes van elektromagnetisme omvat. Hier volgt een gedetailleerde uitleg:

Basisprincipes

Het genereren van een roterend magnetisch veld is voornamelijk afhankelijk van driefase wisselstroom en de configuratie van driefase windingen. Specifieker gezegd, wanneer driefase wisselstroom wordt toegepast op de driefase windingen op de stator (deze windingen zijn 120° uit elkaar geplaatst in elektrische hoek in de ruimte), wordt er een roterend magnetisch veld geproduceerd tussen de stator en de rotor. Dit proces kan worden begrepen via de volgende stappen:

Introductie van driefase wisselstroom

Ten eerste wordt driefase wisselstroom ingevoerd in de driefase statorwindingen. Deze drie fasen van wisselstroom hebben dezelfde frequentie, maar een faseruimte van 120° tussen hen. Deze faseruimte zorgt ervoor dat de stroomveranderingen niet gelijktijdig in alle windingen optreden, maar in sequentie.

De vorming van magnetische velden en rotatie

Wanneer stroom door de windingen loopt, genereert dit een magnetisch veld eromheen. Door de faseruimte in de driefase stroom zijn deze magnetische velden niet statisch, maar bewegen ze door de ruimte over tijd. Specifieker gezegd, wanneer de stroom in één winding zijn piek bereikt, zijn de stromen in de andere twee windingen in verschillende fasen (bijvoorbeeld, de ene is bijna nul en de andere nadert het piek). Deze veranderingen in stroom veroorzaken dat de richting en kracht van het magnetische veld continu veranderen in de ruimte, waardoor er een roterend magnetisch veld ontstaat.

De richting van het roterende magnetische veld

De richting van het roterende magnetische veld hangt af van de fasevolgorde van de driefase stroom. Als de driefase stroom verandert in de volgorde U-V-W, zal het resulterende roterende magnetische veld in de klokrichting roteren in de ruimte. Omgekeerd, als de stroomvolgorde van twee fasen van de windingen wordt verwisseld (bijvoorbeeld, U-W-V), zal het roterende magnetische veld tegen de klokrichting roteren.

Factoren

De snelheid van het roterende magnetische veld is niet alleen gerelateerd aan de frequentie van de stroom, maar ook aan het aantal polen paren. Voor een tweepoolmotor is de rotatiesnelheid van het magnetische veld gelijk aan de snelheid van verandering van de driefase wisselstroom. Voor een vierpoolmotor echter, is de snelheid van het roterende magnetische veld gehalveerd.

Samenvatting

Samengevat, wordt het roterende magnetische veld in de stator bereikt door driefase wisselstroom met een faseruimte van 120° toe te voeren aan de driefase windingen. Deze configuratie stelt het magnetische veld in staat om continu door de ruimte te bewegen, waardoor er een roterend magnetisch veld ontstaat. Door de fasevolgorde van de stroom te wijzigen, kan de richting van het roterende magnetische veld worden veranderd; en door de frequentie van de stroom of het aantal magneetpolenparen te veranderen, kan de snelheid van het roterende magnetische veld worden gereguleerd. Dit principe wordt breed gebruikt in verschillende soorten elektrische motoren, inclusief driefase asynchrone motoren en synchrone motoren.