Jak powstaje wirujące pole magnetyczne w statorze?

Zasada generowania obracającego się pola magnetycznego w statorze

W silniku elektrycznym obracające się pole magnetyczne w statorze jest generowane poprzez specyficzny proces, który opiera się na fundamentalnych zasadach elektromagnetyzmu. Oto szczegółowe wyjaśnienie:

Podstawowe Zasady

Generowanie obracającego się pola magnetycznego opiera się głównie na trójfazowym prądzie przemiennym i konfiguracji trójfazowych cewek. Dokładnie, gdy trójfazowy prąd przemienny jest podawany do trójfazowych cewek statora (te cewki są rozłożone co 120° w kącie elektrycznym), powstaje obracające się pole magnetyczne między statorem a rotorem. Ten proces można zrozumieć poprzez następujące kroki:

Wprowadzenie trójfazowego prądu przemiennego

Po pierwsze, trójfazowy prąd przemienny jest wprowadzany do trójfazowych cewek statora. Te trzy fazy prądu przemiennego mają tę samą częstotliwość, ale różnią się o 120° fazowo. Ta różnica fazowa zapewnia, że zmiany prądu nie występują jednocześnie we wszystkich cewkach, ale naprzemiennie.

Formowanie pól magnetycznych i obrot

Gdy prąd płynie przez cewki, tworzy pole magnetyczne wokół nich. Ze względu na różnicę fazową w trójfazowych prądach, te pola magnetyczne nie są nieruchome, ale poruszają się w czasie w przestrzeni. Dokładnie, gdy prąd w jednej cewce osiąga swój szczyt, prądy w dwóch innych cewkach są w różnych fazach (na przykład, jeden jest bliski zera, a drugi zbliża się do szczytu). Te zmiany prądu powodują ciągłe zmiany kierunku i siły pola magnetycznego w przestrzeni, formując obracające się pole magnetyczne.

Kierunek obracającego się pola magnetycznego

Kierunek obracającego się pola magnetycznego zależy od sekwencji faz trójfazowego prądu. Jeśli trójfazowy prąd zmienia się w kolejności U-V-W, powstające obracające się pole magnetyczne będzie obracać się zgodnie z ruchem wskazówek zegara w przestrzeni. Natomiast, jeśli sekwencja prądu dowolnych dwóch faz cewek zostanie zamieniona (na przykład, stając się U-W-V), obracające się pole magnetyczne będzie obracać się przeciwnie do ruchu wskazówek zegara.

Czynniki

Prędkość obracającego się pola magnetycznego zależy nie tylko od częstotliwości prądu, ale także od liczby par biegunów. Dla silnika dwubiegunowego, prędkość obrotowa pola magnetycznego jest równa szybkości zmian trójfazowego prądu przemiennego. Dla silnika czterobiegunowego, jednak, prędkość obracającego się pola magnetycznego jest połowa.

Podsumowanie

Podsumowując, obracające się pole magnetyczne w statorze jest osiągane przez podawanie trójfazowego prądu przemiennego z różnicą fazową 120° do trójfazowych cewek. Ta konfiguracja umożliwia ciągłe przemieszczanie pola magnetycznego w przestrzeni, formując obracające się pole magnetyczne. Poprzez dostosowanie sekwencji faz prądu, można zmienić kierunek obracającego się pola magnetycznego; a poprzez zmianę częstotliwości prądu lub liczby par biegunów, można regulować prędkość obracającego się pola magnetycznego. Ta zasada jest szeroko stosowana w różnych typach silników elektrycznych, w tym w silnikach indukcyjnych trójfazowych i silnikach synchronicznych.