7.18 Сурет

Осылайша, магнит өрісі орауыш осі бойымен өзгереді (лүпілдейді); мұндай магнит өрісі лүпілдеуіш деп аталады. Осі біркелкі айналатын шеңберлі айналым жасайтын магнит өрісін жай ғана магнит өрісі деп атауға дағдыланайық, мұндағы осьте магнит индукциясының мәні ешбір өзгермейді.

Синус немесе косинус заңы бойынша айналатын магнит өрісі айнымалы тоқтың бұрыштық жиілігіне тең және айналмалы осінде 7.18,б және в суретінде бейнеленген лүпілдеуіш өрістің индукция амплитудасынан екі есе кем максималды индукциясы бар қарама-қарсы бағытта айналатын екі шеңбер өрістің қабаттасу нәтижесі ретінде қарастырылатынына оңай көз жеткізуге болады. Оны келесі формуладан байқаймыз

;

және

.

7.18, б және в суретіндегі векторлердің орналасуы сәтіне сәйкес келеді.

Енді өзара перпендекуляр орналасқан екі орауыш арқылы фаза бойынша бір-бірінен төрттен бір бөлікке жылжытылған амплитудасы да, жиілігі де бірдей тоқ өтеді. 7.19, а суретінде орауыштар 1 және 2 сандарымен бейнеленген.

және тоқтарының қабылданған оң бағыттарына және орауыш өстерінің қиылысу нүктесінде нақтылы және жорымалды өстері бойынша бағытталған индукциясы бар өзара перпендекуляр лүпілдеуіш магнит ағыны сәйкес келеді.7.19,б және в суреттерінде бейнеленгендей әрбір лүпілдеуіш өрістерді екі айналмалымен алмастырғанда, 7.19,б суретінде бейнеленген мен 7.19,в суретінде бейнеленген оң бағытта айналатын магнит индукциясының векторлары өзара компенсацияланатынына (олардың қосындысы нөлге тең) көзіміз жетеді.

7.19 Сурет – Екі лүпілдеуіштен шеңбер айналмалы магнит өрісінің түзілуі

Екі өзге вектор қосынды жасағанда, теріс бағытта айналатын (сағат тілшесі бойынша) магнит индукциясының векторін түзеді. Магнит индукциясының қортындылауыш векторіне арналып алынатын мәннің негізінде дәл осы қорытындыға қайта келеміз

.

Бұл анықтамадан біз қорытқы магнит өрісінің өсі ω бұрыштық жылдамдықпен біркелкі айналатынын байқаймыз, әрі осьтегі индукцияның мәні еш өзгеріссіз тең болады, яғни бұл жерде шеңбер айналмалы магнит өрісі пайда болады.

Магнит өрісі айналымының бағыты магнит индукциясынын оң бағытына және индукцияның қайсысы кейіндеп жүретініне тікелей байланысты. Қарастырылып отырған жағдайда индукциясы фаза бойынша индукциясынан π/2 кейін қалып отыр және магнит өрісі теріс бағытта айналуда. Егер орауыштардың бірінің, мысалы 1 орауыштың тоқ бағытын өзгертсек, онда фаза тоғы π өзгереді де, магнит өрісі оң бағытта айналады. Оған 7.19 суретіндегі векторлік диаграмманы 180°-қа бұру арқылы немесе келесі мәнді пайдалана отырып көз жеткізуге болады

.

Осылайша фаза бойынша төрттен бір бөлік периодқа жылжытылған екі өзара перпендекуляр лүпілдеуіш магнит өрісін қосу арқылы бұрыштық жылдамдықпен фаза бойынша кейін қалған индукция векторі жағына айналатын шеңбер магнит алаңы пайда болады. Бұл сипатталған тоқтың екі фазалық жүйксі көмегімен шеңбер айналмалы магнит өрісін алу әдісі құралдар мен электр машина жасауда кеңінен қолданылады. Шеңбер айналмалы өріс алуды үшфазалық тоқтың көмегімен жүзеге асыру өте қолайлы тәсіл болып табылады.

Үш бірдей орауышты 7.20 суретінде бейнеленгендей бір-бірінен 120° бұрыш кеңістігіне жылжытып орналастырайық және ол орауыштарды симметриялы үшфазалық тізбекке қосайық.

Сонда орауыштар арқылы келесі тоқтар өтеді

;

;

.

7.20 Сурет – Тоқтың үшфазалық жүйесі көмегімен айналмалы магнит өрісін алу

7.20 суретінде нүктелер мен крештердің көмегімен белгіленген тоқтың оң бағытына бұранда заңы бойынша стрелкамен , және тоқтары түзетін магнит өрісінің (индукция векторлері) оң бағыты сәйкес келеді.

Индукцияның тоққа пропорционалды тәуелділігі кезіндегі фаза индукциясының лездік мәндері келесі түрде бейнеленеді

(7.7)

мұндағы – әрбір орауыш осіндегі индукция амплитудасы.

7.20 суретіндегі + және +j осі бағыттарын таңдаған кезде индукцияның қорытқы векторі , и векторлерін қосындылау арқылы анықталады

. (7.8)

(7.7) және (7.8) мәндерін біріктіру келесіні береді.

немесе

.

Алынған мәннен біз магнит өрісінің қорытқы векторінің 1,5 тең тұрақты модулі болатынын және ω бұрыштық жылдамдықпен А фазасы осінен В фазасы осіне бағытталып біркелкі айналатынын байқаймыз (7.20 суретінде – оның бағыты сағат тілінің бағытымен бірдей) яғни шеңбер айналмалы өріс пайда болады.

Өрістің айналу бағытын өзгерту үшін, оның екі орауышындағы кез-келген тоқтың, мысалы і мен і -нің орнын ауыстырса болғаны.

Орауыштардағы тоқтың симметриясыздығынан мысалы егер 1 орауыш шетінің орнын ауыстырсақ, немесе қоректендіруші кернеудің симметриялы болмауы шеңбер айналмалы өрісімізді индукцияның қорытқы векторі эллипсті бейнелейтін және айнымалы бұрыштық жылдамдығы бар элипстік айналмалы өріске өзгертеді.

Электр машиналарында айналмалы магнит өрісі машинаның қозғалыссыз бөлігі – статорда орналасатын ораманың көмегімен жүзеге асады.

Магнит индукциясының желілері статор денесі, ауа саңылауы және ротор денесі бойынша тұйықталады. Статор орамасы магнит өрісінің солтүстік полюсі, ал статорға енетін жерін – оңтүстік полюсі деп атаймыз. В индукциясын ауа саңылауы бойымен қисық үйлестірудің сатылы формасы бар. Оның статорінің ойық саны көп болғанда, қыр жағы 60°-қа иілетін бұрышы бар трапецияға жақын болады және жуықтап алғанда, синусоидамен алмастырылуы мүмкін.

f жиілікті синусоидалы тоқ статордің фазалық орамасынан өту арқылы, сол жиілікпенлүпілдейтін өріс түзеді. Осылайша бір фазаның магнит өрісі уақыт бойынша да, кеңістікте де (саңылаудың айналасы бойынша) өзгереді.

Үш фазаның орамалары статорда өз осьтері тәрізді орналасқан, кезегінше үш лүпілдеуіш магнит өрісінің осьтері де кеңістікте 120°-қа жылжытылған. Сондықтан үшфазалық тоқтың орамасынан лүпілдеуіш өріс өткенде, өз қосындысында индукцияның амплитудасы тұрақты болатын және қосындыланатын фазалық өріс амплитудасының 3/2 тең екі полюсті саңылауда айналатын синусоидалы өріс түзеді.

Мұндай магнит өрісі айнымалы тоқтың бір кезеңінде бір айналым жасаса, бір минут ішінде 60f айналым жасайды.

Егер статор орамасын көп полюсті етіп жасаса яғни 180 p полюстік қадамды қалдырса, онда үш лүпілдеуіш өріс кеңістікте 120 р жылжытылады да, нәтижесінде 2p 60f/р айн/мин тең айналым жиілігі барполюстік айналмалы өріс пайда болады.