تئوری میدان دوار

تئوری میدان دوّار [1]

میدان دوار

فهم ماهیت چگونگی تولید مغناطیس توسط سیم پیچ‌های ماشین‌های الکتریکی سه فاز (میدان دوار) جهت تحلیل و بررسی این ماشین‌ها بسیار حیاتی است. سیم پیچ‌های هر فاز در این گونه ماشین‌ها نسبت به هم به میزان ۱۲۰ درجه جابجایی مکانی دارند. باید دانست MMF حاصله در فاصله هوایی به خاطر هر یک از این سه فاز نیز نسبت به هم به میزان ۱۲۰ درجه الکتریکی در هر فاز جابجایی دارد.

تئوری میدان دوار

شکل ۱-۱: نمودار سینوسی ولتاژ-زمان

تئوری میدان دوار

شکل ۲-۱: نمودارسه فاز ولتاژ-زمان

گیریم جریان‌های سه فاز a, b, c در سیم پیچ استاتور متعادل و به قرار زیر است:

تئوری میدان دوار

تئوری میدان دوار

تئوری میدان دوار

شکل فوق تغییرات این سه جریان را بر حسب زمان نشان می‌دهد. با توجه به جریان‌های بالا و بحث قبلی می‌توان دامنه موج اصلی mmf ناشی از هر فاز را این چنین نوشت:

دامنه موج اصلی

دامنه موج اصلی

دامنه موج اصلی

 

در زمان t هر سه فاز در mmf مربوط به فاصله هوایی سهیم هستند لذا mmf منتجه در نقطه P از فاصله هوایی که زاویه فضایی آن θ باشد ناشی از اثر هر سه فاز بوده و به قرار زیر است:

فاصله هوایی که زاویه فضایی آن θ باشد

با توجه به روابط بالا داریم:

فاصله هوایی که زاویه فضایی آن θ باشد

با ساده کردن رابطه بالا خواهیم داشت:

فاصله هوایی که زاویه فضایی آن θ باشد

و در نهایت داریم:

فاصله هوایی که زاویه فضایی آن θ باشد

دیده می‌شود موج ذکر شده به زاویه فضایی θ و زمان بستگی دارد wt مبین آن است که موج در حول فاصله هوایی با سرعت زاویه‌ای w که سرعتی ثابت است می‌چرخد و نتیجه می‌گیریم از یک سیم پیچ سه فاز جریان سه فاز متعادل بگذرد میدان دوار شکل می‌گیرد و این میدان دوار را می‌توان با یک آهن ربای دائم که درون استاتور می‌چرخد تشبیه کرد.

 


[1]

از ویکی پدیا

تاریخچه [ویکی پدیا]

در سال ۱۸۸۲ میلادی نیکولا تسلا اصول میدان مغناطیسی دوار را پایه‌گذاری کرد و راه را برای استفاده از میدان دوار به عنوان نیروی محرکه باز کرد. در سال ۱۸۸۳ او از این اصول برای طراحی یک موتور القایی دو فاز استفاده کرد. در ۱۸۸۵ «گالیلئو فراریس» (Galileo Ferraris) مستقلاً تحقیقاتی را در این باره آغاز کرد و در ۱۸۸۸ نتایج تحقیقات خود را در قالب مقاله‌ای به آکادمی سلطنتی علوم در تورین ایتالیا ارائه داد.

حرکتی که نیکولا تسلا در ۱۸۸۳ آغاز کرد چیزی بود که امروزه برخی از آن به عنوان «انقلاب صنعتی دوم» یاد می‌کنند، چراکه این حرکت به تولید آسان‌تر انرژی الکتریکی و همچنین امکان انتقال انرژی الکتریکی در مسافت‌های طولانی انجامید. قبل از اختراع موتورهای جریان متناوب به وسیله تسلا، موتورها با جریان مستقیم کار می‌کردند. تسلا به این نکته اشاره کرد که می‌توان کلکتورهای موتور را حذف کرد به‌طوری‌که موتور به وسیله میدانی دوار به حرکت درآید. تسلا بعدها موفق به کسب حق امتیاز شماره ۰٫۴۱۶٫۱۹۴ ایالات متحده برای اختراع موتور خود شد. این موتور که در بسیاری از عکس‌های تسلا نیز هست نوع خاصی از موتور القایی بود.

در سال ۱۸۹۰ میخایل اسیبوویچ یک موتور سه‌فاز روتور قفسی اختراع کرد. این نوع موتور امروزه به‌طور وسیعی برای کاربردهای گوناگون استفاده می‌شود.