Câmp rotativ

În ingineria electrică, un câmp rotativ este un câmp magnetic care se rotește continuu în jurul unei axe de rotație .

Noțiuni de bază

Câmpurile rotitoare sunt generate pentru a conduce arborii de motoare trifazate și pornire independent de curent alternativ motoare. Câmpul rotativ trage magnetic rotorul, care este fixat coaxial pe arborele motorului .

Datorită decalajului de timp al celor trei curenți alternativi, curenții alternativi trifazati oferă posibilitatea generării unui câmp rotativ prin dispunerea circulară a bobinelor. În cel mai simplu caz, șase bobine sunt aranjate în cerc și bobinele opuse sunt conectate împreună pentru a forma o pereche de poli care formează cei doi poli ai unui electromagnet. Schimbarea oricăror doi conductori externi ai curentului alternativ trifazat determină inversarea direcției de rotație.

• Vizualizarea câmpului rotativ într-o mașină trifazată
• 

  Secvența temporală a tensiunilor individuale defazate ca vectori

• 

  Reprezentarea ca vector sumă. Vârful vectorului exterior descrie un cerc.

Un câmp rotativ poate fi generat și cu curent alternativ bifazat . Datorită decalării timpului a doi curenți alternativi cu 90 °, formează un câmp rotativ. Curentul alternativ bifazat nu joacă un rol esențial în transmiterea energiei, deoarece secțiunile transversale ale conductorilor sunt slab utilizate, dar este utilizat în unele mașini, cum ar fi motorul sincron bifazat, pentru a genera un câmp rotativ.

Abordare matematică

Perechile de poli sunt magnetizate la rândul lor , de curent alternativ, astfel încât idealizat un câmp magnetic de rotație rezultate a căror viteză corespunde frecvența curentului alternativ: ${\ displaystyle n _ {\ text {s}}}$ ${\ displaystyle f}$

${\ displaystyle n _ {\ text {s}} \ sim f}$

Prin înmulțirea numărului de perechi de poli per conductor exterior , viteza se reduce: ${\ displaystyle p}$

${\ displaystyle n _ {\ text {s}} = {\ frac {f} {p}}}$

Viteza maximă la frecvența obișnuită a rețelei electrice de 50  Hz este:

${\ displaystyle n _ {\ text {s}} = {\ frac {50 \, \ mathrm {Hz}} {1}} = 50 \, \ mathrm {s} ^ {- 1}}$

Aceasta are ca rezultat o viteză de rotație a câmpului pe minut de 3000 min ^-1 .

Câmp rotativ ca suma a trei câmpuri alternante

La fel ca în animație (de mai sus), câmpul magnetic rotativ al unei mașini trifazate cu pereche unipolare poate fi generat prin însumarea a trei câmpuri alternative care sunt deplasate cu 120 de grade în termeni de spațiu și timp . Următoarele se aplică în mod corespunzător în reprezentarea vectorului spațial :

${\ displaystyle {\ underline {B}} _ {u} ^ {w} = {\ hat {B}} ^ {w} \ cdot \ cos (\ omega t) \ cdot \ mathrm {e} ^ {0} }$

${\ displaystyle {\ underline {B}} _ {v} ^ {w} = {\ hat {B}} ^ {w} \ cdot \ cos \ left (\ omega t - {\ frac {2} {3} } \ pi \ right) \ cdot \ mathrm {e} ^ {\ mathrm {j} {\ frac {2} {3}} \ pi}}$

${\ displaystyle {\ underline {B}} _ {w} ^ {w} = {\ hat {B}} ^ {w} \ cdot \ cos \ left (\ omega t - {\ frac {4} {3} } \ pi \ right) \ cdot \ mathrm {e} ^ {\ mathrm {j} {\ frac {4} {3}} \ pi}}$

Suma celor trei câmpuri alternative oferă câmpul total după conversia matematică:

${\ displaystyle {\ underline {B}} ^ {d} = {\ underline {B}} _ {u} ^ {w} + {\ underline {B}} _ {v} ^ {w} + {\ underline {B}} _ {w} ^ {w}}$

${\ displaystyle {\ underline {B}} ^ {d} = {\ frac {3} {2}} {\ hat {B}} ^ {w} \ mathrm {e} ^ {\ mathrm {j} \ omega t}}$

Inducția magnetică a câmpului rotativ trifazat are astfel o constantă temporală de 1,5 ori cantitatea de inducție a câmpurilor alternative individuale și se rotește cu frecvența unghiulară . ${\ displaystyle \ omega}$

Aplicații speciale

Motoarele de curent alternativ care pornesc independent generează un câmp rotativ printr-un schimb de fază . O schimbare de fază a curentului electric este realizată de un condensator , o schimbare de fază a fluxului magnetic prin inele de scurtcircuit pe miezul de fier (vezi motorul condensatorului , motorul polului umbrit ).

Dispozitiv de măsurare a câmpului rotativ

Dispozitiv istoric de măsurare a câmpului rotativ

Dispozitivele de măsurare a câmpului rotativ sunt utilizate pentru a identifica orientarea câmpului . Primele modele erau echipate cu un motor electric mic , dispozitivele actuale funcționează pe bază electronică și pot indica, de asemenea, eșecul unei faze.

Dovezi individuale

1. ^ Thomas Keve / Helmut Roeloffzen: Bloc constructor de mașini electrice Berliner Union & Kohlhammer 1978; ISBN 3-408-53529-9 , p. 188

literatură

• Horst Stöcker: Cartea de buzunar a fizicii. Ediția a IV-a, Verlag Harry Deutsch, Frankfurt pe Main, 2000, ISBN 3-8171-1628-4
• Gregor D. Häberle, Heinz O. Häberle: Transformatoare și mașini electrice în sistemele de inginerie electrică. Ediția a II-a, Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten, 1990, ISBN 3-8085-5002-3
• Günter Springer: carte de aritmetică în domeniul electrotehnicii. A XI-a ediție îmbunătățită, Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten, 1992, ISBN 3-8085-3371-4

Link-uri web

• Contor de câmp rotativ Do-it-yourself
• Video: câmp magnetic rotativ . Institute for Scientific Film (IWF) 2004, pus la dispoziție de Biblioteca de informații tehnice (TIB), doi : 10.3203 / IWF / C-14889 .
• Afișare interactivă a câmpului rotativ cu trei faze (simetric / asimetric). În: GeoGebra . Adus la 14 februarie 2021