CÂMP MAGNETIC PULSATORIU

18.2.2. CÂMP MAGNETIC PULSATORIU

Câmpul magnetic pulsatoriu apare atunci când infasurarea este parcursa de un curent alternativ monofazat. Pentru ilustrat se considera un cilindru metalic si o carcasa feromagnetica cu doua crestaturi pe faza, in care se aseaza o bobina cu N spire (fig.18.2.3).

Initial admitem ca bobina este strabatuta de un curent continuu I, care produce un spectru magnetic ca in (fig.18.2.3.), câmpul magnetic este bipolar (p=1) si in intrefier are valoarea B_d = B_m cosa in punctul M de coordonata a ( unghi geometric). Deci in orice punct al câmpului magnetic in intrefier, inductia magmnetica ramâne constanta in timp , dar se schimba de la un punct la altul cosinusoidal.

Daca prin bobina circula un c.a. monofazat de forma: i = sin wt, atunci forma liniilor de câmp nu se schimba, insa valoarea inductiei magnetice in fiecare punct din intrefier variind proportional cu curentul (B_d i) rezulta ca variaza sinusoidal.

Fig. 18.2.3. Spectrul magnetic al unei infasurari monofazate

In acest caz inductia magnetica intr-un punct din intrefier este functie atât de unghiul geometric (a), cât si de timp.

Deci:

B_d a,t) = B_msin wt cos a (18.2.1.)

In cazul unei armaturi ( cu p perechi de poli) unghiul electric a_E a_E a p inductia magnetica este data de expresia

B_d (pa,t) = B_msin wt cos pa ( 18.2.2.)

Modul cum variaza in timp si spatiu inductia magnetica este redata in (fig.18.2.5.). La periferia interioara a statorului exista deci punct in care inductia magnetica este in permanenta nula. In celelalte, inductia magnetica - variaza sinusoidal in timp, cu o amplitudine variabila de la un punct la punct.

O asemenea variatie in timp si spatiu este analoga undelor stationare din acustica sau electrodinamica. Un asemenea câmp poarta numele de câmp pulsatoriu, sinusoidal in timp si spatiu.

18.2.3. CÂMP MAGNETIC INVÂRTITOR

Un sistem trifazat de bobinaje parcurs de curentii simetrici in intrefierul masinii un câmp magnetic radial, invârtitor cu viteza de rotatie W_l proportional cu pulsatia w_l si invers proportionala cu numarul de perechi de poli, W_l w_l/p. Sensul de rotatie al câmpului este cel de succesiune a curentilor din fazele sistemului trifazat.

Pentru simplificare se considera cazul unei armaturi trifazate cu o pereche de poli si cu bobinele fiecarei faze, reprezentate ca si cum ar fi conectate in câte o pereche de crescaturi (fig.18.2.3.). Fiecare faza parcursa de curent alectric creeaza un câmp magnetic orientat radial in intrefier unde poate fi exprimat ca functie periodica aproximativ cosinusoidala de argument a al unei directii radiale in raport cu axa fazei referinta ( perpendicular pe planul spirei A-X.)

Inductiile magnetice cu repartitie cosinusoidala in intrefier, create de fiecare din curentii celor trei faze decalate in spatiu cu 2p 3 radiani au urmatoarele expresii:

B_a = B_amcosa

B_b = B_bmcos

B_c = B_cmcos (18.2.4)

daca intensitatile curentilor formeaza un sistem trifazat simetric, amplitudinile inductiilor B_am, B_bm, B_cm vor fi de asemenea simetrice.

B_am = B_m sin wt

B_bm = B_m sin wt -

B_cm   = B_m sin wt - (18.2.5.)

Câmpurile magnetice ale fazelor sunt atunci pulsatorii in timp.

B_a = B_m sinwt cos a

B_b = B_m sin wt - cos (18.2.6.)

B_c = B_m sin wt - cos

Câmpul magnetic total in intrefier rezulta din insumarea celor trei câmpuri radiale componnete.

B= B_a + B_b + B_c = B_msin (wt - a (18.2.7.

Expresia obtinuta corespunde unui câmp magnetic invârtitor cu o repartitie sinusoidala in spatiu ( de argument a ) având viteza unghiulara egala cu pulsatia w

In masinile cu p perechi de poli, o succesiune trifazata de bobine ocupa 2p p din perimetrul cercului interior al cilindrului armaturii statorice, armatura prezentând p succesiuni trifazate de bobine. La o perioada a curentilor trifazati câmpul rotoric cu p perechi de poli se va deplasa cu un unghi egal cu 2p p ( in loc de 2p ca in cazul unei singure perechi de poli) si deci viteza sa unghiulara este W = . Unghiul electric este multiplu de p ori a unghiului geometric.

Expresia câmpului magnetic invârtitor al unei armaturi trifazate cu p perechi de poli este :

B_d a, t) = B_m sin (wt- pa) =B_m sin p(Wt-a (18.2.8)

Un asemenea câmp (fig.18.2.6) este net diferit de câmpul pulsatoriu sinusoidal in timp si spatiu definit prin expresia (18.2.2).

Intr-adevar, intr-un punct oarecare la periferia interioara a statorului inductia variaza sinusoidal in timp cu amplitudinea 3 2B_m constanta. Succesiv la timpuri diferite, aceasta valoare maxima se regaseste in diferite puncte la periferia interioara a statorului. De aceea un asemenea câmp poarta numele de câmp invârtitor, sau in orice moment t exista un loc in patiu in care B este maxim ( B_m ).

Fig.18.2.4. Reprezentarea sensului de referinta si a spectrului campului magnetic

Fig.18.2.5. Variatia in timp si spatiu a unui câmp pulsatoriu sinusoidal in timp si spatiu

Fig. 18.2.6. Variatia in timp si spatiu a unui câmp invârtitor