Pro pochopení provozu střídavých motorů je důležité zabývat se vývojem točivých magnetických polí. Tato magnetická pole se řídí základy elektromagnetismu a otáčejí hřídelí střídavého motoru.
Podívejme se blíže na stator elektromotoru. Nezapomeňte, že konstrukce statoru střídavého motoru je dutý válec vyplněný cívkami z izolovaného drátu.
Uspořádání cívek statoru
Pomocí níže uvedeného schématu si prohlédněte vzájemné působení cívek statoru. V tomto příkladu je 6 cívek (2 cívky na 3 fáze). Tyto cívky, známé jako „vinutí motoru“, pracují v párech a jsou ovinuty kolem materiálu železného jádra, které tvoří stator.
Vinutí motoru se každé stává samostatným elektromagnetem. Dvojice cívek mají opačné polarity (jeden severní pól, jeden jižní pól) díky tomu, jak jsou navinuty. Na obrázku předpokládejme, že cívka A1 je severním pólem a její pár cívek A2 je jižním pólem. Při změně směru elektrického proudu se polarita pólů prohodí.
NAPÁJENÍ
Na následujícím obrázku je stator motoru připojen k třífázovému zdroji střídavého proudu. Vinutí motoru A1 a A2 jsou připojena k fázi A napájecího zdroje. Představte si také, že vinutí B a C jsou připojena k fázím B a C napájecího zdroje v tomto pořadí.
Vinutí motoru jsou obvykle od sebe vzdálena 120º. Počet výskytů vinutí motoru určuje počet pólů. Tento příklad ukazuje druhou sadu třífázových vinutí. Každé vinutí se objeví 2krát, což z něj činí dvoupólový stator. Pokud by se však každé vinutí objevilo 4krát, jednalo by se o 4pólový stator.
Při přivedení střídavého napětí na stator protéká vinutím elektrický proud. Směr proudu, který protéká vinutím motoru, určuje, jak se vyvíjí magnetické pole. Níže uvedenou tabulku použijte jako referenci pro několik následujících schémat. Ukáží, jak se vyvíjí točivé magnetické pole. Podle diagramu předpokládejte, že kladný tok elektrického proudu ve vinutích motoru A1, B1 a C1 vytvoří severní pól.
STARTOVACÍ PROUD
Pro snazší představu magnetického pole je na následujícím diagramu znázorněn start, kdy jedním z vinutí neprotéká žádný proud. Všimněte si startovací čáry:
- Fází A neprotéká žádný proud
- Fází B protéká proud záporného směru (-)
- Fází C protéká proud kladného směru (+)
Podle výše uvedeného diagramu jsou B2 a C1 severními póly, zatímco B1 a C2 jsou jižními póly. Magnetické čáry toku vycházejí ze severního pólu B2 a přicházejí k C2, nejbližšímu jižnímu pólu. Linie magnetického toku rovněž vycházejí ze severního pólu C1 a přicházejí k B1, jeho nejbližšímu jižnímu pólu. V důsledku toho vzniká magnetické pole (jak ukazuje šipka).
ČAS 1
Z výchozího bodu sledujme magnetické pole po 60º úsecích. Když se pole v čase 1 otočí o 60º:
- Fází C neprotéká žádný proud
- Fází A protéká proud kladného směru (+)
- Fází B protéká proud záporného směru (-)
Nyní jsou vinutí A1 a B2 severními póly a vinutí A2 a B1 jižními póly.
ČAS 2
V čase 2 se magnetické pole otočí o dalších 60º:
- Fází B nyní neprotéká žádný proud
- Fází A protéká stále kladný směr (+) proudu (i když se zmenšuje)
- Fází C nyní protéká záporný směr (-) proudu
Protože proud ve vinutí fáze C změnil směr (začal v kladném směru, ale v čase 2 se změnil na záporný směr), magnetické póly změnily polaritu (ze severního pólu C1 a jižního pólu C2 se stal jižní pól C1 a severní pól C2).
360º otáček
Po šesti časových úsecích o 60º se magnetické pole otočí o jednu celou otáčku o 360º. Při použití napájení 60 Hz se tento proces bude opakovat 60krát za sekundu.
SYNCHRONNÍ RYCHLOST
Rychlost je důležitá pro otáčení magnetického pole střídavého motoru. Označuje se jako „synchronní otáčky“. Tato rychlost se vypočítá vydělením 120násobku frekvence (F) počtem pólů (P). Jako příklad lze uvést, že synchronní otáčky pro dvoupólový motor provozovaný při frekvenci 60 Hz jsou 3 600 ot/min.
S rostoucím počtem pólů synchronní otáčky klesají. Níže uvedený graf znázorňuje, jak se zvyšující se počet pólů rovná snižující se výši synchronních otáček při 60 Hz.
VÍCE O MOTORECH NA STŘÍDAVÝ PROUD
Doufáme, že vám tento průvodce točivými magnetickými poli pomohl lépe pochopit, jak motory na střídavý proud pracují. Nalaďte se na příští měsíc a dozvíte se, jak toto magnetické pole vlastně vytváří točivý moment a otáčí zátěží.