8 FORGÓMEZŐS GÉPEK. Az aszinkron és a szinkron géek külső mágnesének vasmagja, -amelyik általában az állórész,- hengergyűrű alakú. A D átmérőjű belső felületén tengelyirányban hornyokat mélyítenek, és abba helyezik a többfázisú elosztott tekercset. Aszinkron génél a furatba helyezik a légréssel kisebb átmérőjű forgórész hornyolt vasmagját, ezekben van a forgórész tekercselés (.. ábra). Az indukcióvonalakat vezető álló és forgórész vasteste kis mágneses ellenállást biztosít... ábra Ha az állórész -egyelőre egyetlen- tekercsét egyenárammal gerjesztjük, a légrés mentén lécsős indukció eloszlást kaunk. Az állórész belső kerületét kiterítve a.. ábrán látszik, hogy a hornyoknál ugrásszerű a változás. Ezt a lécsős görbét szinusz függvénnyel közelítjük: B= Bm sin x, ahol x a helykoordináta a kerület mentén, =D. /. a ólusosztás. A.. ábrán. = a ólusok száma... ábra Ha nem egyen, hanem váltakozó áram folyik a tekercsben, akkor az x szerinti szinuszgörbe minden értéke, így az amlitúdója is az időben szinusz függvény szerint változik az áram ω körfrekvenciájával. A tekercs által létrehozott mező egyenlete ekkor:
9 ba = Bm sin x ( t) sin ω. Az ilyen mezőt, amelynél az indukció nagysága szinuszosan változik, x szerinti eloszlása azonban változatlan marad lüktető, vagy ulzáló mezőnek nevezzük. Matematikailag ez úgy adódik ki, hogy a b a (x,ω.t) kétváltozós függvény ω.t változójának, 5 egy-egy állandó értéket adunk, (l. ω.t=,,,... t), és ezeknél ábrázoljuk a, b a (x,_) függvényt. Ha a b a (x,ω.t) függvényt csak a tekercs tengelyének irányába eső, ( x = helyen vett) egyetlen értékével, az amlitúdójával jellemezzük, az így kézett vektor időben szinuszosan változik, b a (,ω.t)=b m.sin(ω.t), ulzál. Ehhez az amlitúdó vektorhoz gondolatban hozzárendelhetjük az indukció szinuszos eloszlását, sőt annak ólusfelületre vett integrálját a fluxust is. Így ez a vektor a teljes indukció eloszlásra (vagy a fluxusra) jellemző lesz. (Valójában most a b a (x,ω.t) függvény x változóját tekintjük állandónak.) Forgó mágneses mezőt két, de leggyakrabban háromfázisú tekercseléssel állítunk elő. Helyezzünk az előbbi ábra eddig be nem tekercselt részébe egy második tekercset. Igy kétfázisú tekercselést kaunk, ahol a tekercsek tengelye 9 o -os térbeli szöget zár be egymással. Ha a második tekercsben az első tekercshez kéest 9 o -os fáziskésésű, ugyanolyan frekvenciájú áram folyik, az ezáltal létrehozott lüktető mező bb = Bm x ( t ) Bm x ( t) = sin 9 sin ω cos cos ω 9. Jellemezzük a második tekercs lüktető mezejét is ennek a tekercsnek a tengelyébe eső, x= helyen lévő amlitúdó vektorának időbeli változásával: b b (,ω.t)=b m.cos(ω.t). A. ábrán 4 esetben, ω.t=,, és 5 -nál megszerkesztettük a két vektor eredőjét, amelynek nagysága, vagyis az eredő indukciós tér amlitúdója állandó, iránya edig az ω szögsebességgel körbe forog. Az amlitúdóhoz gondolatban hozzárendelve a szinuszos mezőeloszlást állandó amlitúdójú körben forgó mágneses teret, vagy fluxust kaunk.
x Könnyű ellenőrizni, ha az egyik tekercs két végét felcseréljük, ezzel a benne folyó áram és vele az indukció amlitúdó vektor ellenfázisú lesz, az eredő vektor forgásiránya megfordul, a nagysága azonban állandó marad. b Az eredő vektor iránya egyben ω t = ω t = ω t = ω t = 5 kijelöli az x tengelyen azt a helyet, amelynél az indukció amlitúdója 5 x van. Ez ω t=-nál x=, ω t= nél x=, ω t= -nél x= 5, ω t= -nál.4 ábra 5 x= az eloszlások., stb. A.4 ábrán ebben a négy esetben láthatók az indukció amlitúdói és (részben)
Az eredeti b a és b b mező függvények (matematikai) eredője: b b b B cos = a + b = m x ω (Itt felhasználtuk a cos(α-β)=cosα. cosβ+sinα. sinβ ismert összefüggést.) Ez az x tengely irányában haladó, állandó amlitúdójú mező, (valójában ω -gyel körforgó mező) egyenlete. Ha a b egyenletébe behelyettesítjük az ω t előző értékeit, természetesen a.4 ábrán látható függvényeket kajuk. A b max =B m helyét ott kajuk, ahol a cos x ω t =, azaz az x = ωt -nél. Természetesen az előzőekben felsorolt ω t,x értékárok ebből is kiadódnak. A b a egyfázisú lüktető mező egyenlete trigonometrikus átalakítással a következőkéen is felírható: B b a = + m Bm cos x ω t x t cos ω. Ennek az egyenletnek az első tagja, (mint a b egyenlete) az x tengely ozitív irányában, a második tagja az x tengely negatív irányában forgó, állandó amlitúdójú indukcióhullámot jellemez. Eszerint az egyfázisú váltakozó árammal gerjesztett lüktető mágneses tér mindig felfogható két, feleakkora amlitúdójú, azonos ω -gyel egymással szemben forgó mágneses tér eredő hatásaként. Háromfázisú,. = ólusú, szimmetrikus állórész tekercs elrendezést látunk a.5 ábrán. A fázistekercsek egymással o - o térbeli szöget zárnak be. Ha ezekben a tekercsekben szimmetrikus háromfázisú áram folyik, ugyanúgy körben forgó, állandó t..5 ábra amlitúdójú mágnesmezőt kaunk, mint a kétfázisú esetben.
Többfázisú tekercseléssel állandó nagyságú és állandó szögsebességgel forgó mezőt kaunk, ha: a fázistekercselések egyformák és térbeli eltolásuk szimmetrikus, a fázisáramok amlitúdói egyformák és időbeli fáziseltolásuk a tekercselések (villamos fokokban mért) térbeli eltolódásával megegyezik. A körben forgó mezőeloszlás nagysága a kerület mentén való forgás közben egy forgó komlex fluxus vektorral ábrázolható (.5 ábra). A komlex vektor végontja: kört ír le, állandó amlitúdójú, un. körforgó mezőnél, elliszisen mozog, ha a tekercselés vagy az áram nem szimmetrikus, egyenesen mozog, lüktető (egyfázisú) mezőnél. Általában forgó mező keletkezik, ha térben eltolt tengelyű tekercsekben, fázisban eltolt áramok folynak. A mező forgásiránya megváltozik, ha két tekercs esetén az egyik tekercs végeit felcseréljük, három tekercs esetén két kivezetést felcserélünk (ezt fáziscserének hívjuk). A forgó mező tulajdonkéen egy forgó mágnes. (Mintha egy állandó mágnest forgatnánk.) Érdekessége az, hogy a forgó mágnest létrehozó elemek, a tekercsek és a vasmag, (az állórész) áll.