Aby zrozumieć działanie silnika AC, ważne jest, aby przyjrzeć się rozwojowi wirujących pól magnetycznych. Te pola magnetyczne wykorzystują podstawy elektromagnetyzmu do obracania wału silnika AC.
Przyjrzyjrzyjmy się bliżej stojanowi silnika elektrycznego. Przypomnijmy, że konstrukcja stojana silnika AC to wydrążony cylinder wypełniony zwojami izolowanego drutu.
STATOR COIL ARRANGEMENT
Użyj poniższego schematu, aby zobaczyć interakcję między zwojami stojana. W tym przykładzie występuje 6 cewek (2 cewki na 3 fazy). Znane jako „uzwojenia silnika”, cewki te działają w parach i są owinięte wokół materiału rdzenia żelaznego, który tworzy stojan.
Zwojenia silnika każde staje się oddzielnym elektromagnesem. Pary cewek charakteryzują się przeciwnymi biegunami (jeden biegun północny, jeden południowy) ze względu na sposób ich nawinięcia. Na schemacie, załóżmy, że cewka A1 jest biegunem północnym, a jej para cewek A2 jest biegunem południowym. Gdy prąd elektryczny zmieni kierunek, bieguny się zmienią.
ZASILANIE
Na poniższym schemacie stojan silnika jest podłączony do 3-fazowego źródła zasilania prądem zmiennym. Uzwojenia silnika A1 i A2 są podłączone do fazy A zasilania. Wyobraźmy sobie również, że uzwojenia B i C są odpowiednio podłączone do faz B i C zasilania.
Uzwojenia silnika są zwykle oddzielone od siebie o 120º. Liczba wystąpień uzwojenia silnika określa liczbę biegunów. Ten przykład pokazuje drugi zestaw uzwojeń 3-fazowych. Każde uzwojenie pojawia się 2 razy, co sprawia, że jest to stojan 2-biegunowy. Gdyby jednak każde z uzwojeń pojawiło się 4 razy, byłby to stojan 4-biegunowy.
Prąd elektryczny przepływa przez uzwojenia, gdy do stojana przyłożone jest napięcie zmienne. Kierunek przepływu prądu przez uzwojenie silnika determinuje kształtowanie się pola magnetycznego. Użyj poniższego wykresu jako odniesienia dla kilku następnych diagramów. Pokażą one jak powstaje wirujące pole magnetyczne. Zgodnie z wykresem, załóżmy, że dodatni przepływ prądu elektrycznego w uzwojeniach silnika A1, B1 i C1 tworzy biegun północny.
START CURRENT FLOW
Aby ułatwić wizualizację pola magnetycznego, na poniższym wykresie pokazano czas startu, gdy przez jedno z uzwojeń nie płynie prąd. Obserwuj linię początkową:
- Faza A nie ma przepływu prądu
- Faza B ma przepływ prądu w kierunku ujemnym (-)
- Faza C ma przepływ prądu w kierunku dodatnim (+)
Zgodnie z powyższym wykresem, B2 i C1 są biegunami północnymi, natomiast B1 i C2 są biegunami południowymi. Linie strumienia magnetycznego odchodzą od bieguna północnego B2 i docierają do C2, najbliższego bieguna południowego. Linie strumienia magnetycznego również odchodzą od bieguna północnego C1 i docierają do B1, najbliższego bieguna południowego. W rezultacie powstaje pole magnetyczne (jak pokazuje strzałka).
CZAS 1
Od punktu początkowego obserwujmy pole magnetyczne w odcinkach 60º. Gdy pole obraca się o 60º w czasie 1:
- Faza C nie ma przepływu prądu
- Faza A ma przepływ prądu w kierunku dodatnim (+)
- Faza B ma przepływ prądu w kierunku ujemnym (-)
Teraz uzwojenia A1 i B2 są biegunami północnymi, a uzwojenia A2 i B1 są biegunami południowymi.
CZAS 2
W czasie 2 pole magnetyczne obraca się o kolejne 60º:
- Faza B nie ma teraz przepływu prądu
- Faza A utrzymuje przepływ prądu w kierunku dodatnim (+) (chociaż maleje)
- Faza C ma teraz przepływ prądu w kierunku ujemnym (-)
Ponieważ przepływ prądu zmienił kierunki w uzwojeniach fazy C (rozpoczął się w kierunku dodatnim, ale zmienił się na kierunek ujemny w czasie 2), bieguny magnetyczne odwróciły polaryzację (biegun północny C1 i biegun południowy C2 stały się biegunem południowym C1 i biegunem północnym C2).
360º ROTACJI
Po sześciu 60º odcinkach czasu, pole magnetyczne obróci się o jeden pełny obrót 360º. Przy zasilaniu 60 Hz proces ten będzie powtarzany 60 razy na sekundę.
PRĘDKOŚĆ SYNCHRONICZNA
Prędkość jest ważna dla obracającego się pola magnetycznego silnika AC. Jest ona znana jako „prędkość synchroniczna”. Ta prędkość jest obliczana przez podzielenie 120 razy częstotliwości (F) przez liczbę biegunów (P). Na przykład, prędkość synchroniczna dla silnika 2-biegunowego pracującego z częstotliwością 60 Hz wynosi 3600 obr/min.
Wraz ze wzrostem liczby biegunów, prędkość synchroniczna maleje. Poniższy wykres ilustruje, jak rosnąca liczba biegunów równa się malejącej prędkości synchronicznej przy 60 Hz.
LEARN MORE ABOUT AC MOTORS
Mamy nadzieję, że ten przewodnik po wirujących polach magnetycznych pomógł Ci lepiej zrozumieć, jak działają silniki AC. W przyszłym miesiącu dowiesz się, w jaki sposób pole magnetyczne wytwarza moment obrotowy i obraca obciążenie.
.