Campo rotante bifase e trifase

E' tale un campo magnetico di intensità costante la cui direzione ruota in un piano con moto uniforme. E' del tutto simile a quello che può essere ottenuto con la rotazione di un magnete permanente o di un solenoide eccitato in corrente continua.

Componenti rotatorie di un campo alternativo sinusoidale.


La circolazione nel solenoide di una corrente alternata sinusoidale i(t) = IM·sen(w·t) produrrà lo sviluppo lungo il suo asse x di un campo sinusoidale h(t) = HM·sen(w·t). Si dimostra che, in ogni istante, il campo sinusoidale h(t) è pari alla somma vettoriale di due campi ed di intensità pari ad HM/2 e ruotanti in sensi contrapposti alla velocità angolare w [rad/s] pari alla pulsazione del campo sinusoidale. Infatti, se si conta il tempo a partire dall'istante in cui è h(t) = 0 , cioè dall'istante in cui i due vettori ed sono contrapposti, allora dopo un certo tempo t i due vettori avranno ruotato dello stesso angolo a = w·t , per cui si potrà scrivere:


Osservazione: per la rappresentazione si conviene di fissare le componenti rotatorie ed nella posizione che esse assumono, rispetto all'asse orientato x lungo il quale si sviluppa il campo sinusoidale, nell'istante t = 0 [s].

Conclusione: una bobina percorsa da corrente sinusoidale i(t) crea lungo il suo asse x un campo magnetico alternativo sinusoidale h(t) equivalente a due campi ed di intensità costante e pari alla metà valore massimo del campo sinusoidale, simmetricamente ruotanti in versi opposti. Si deduce che, sovrapponendo due o più campi alternati di eguale ampiezza e frequenza, agenti in direzioni opportune ed opportunamente sfasati nel tempo, è possibile ottenere che le rispettive componenti rotatorie in un dato verso si annullino e che invece le componenti rotatorie nell'altro verso si sommino così che l'effetto risultante sia un campo rotante puro di intensità costante.

Campo rotante bifase.

Le due bobine siano uguali e con gli assi x1 ed x2 fra di loro ortogonali. Le correnti di eccitazione delle bobine (e quindi i campi magnetici da esse originati) siano sinusoidali di eguale valore massimo ed eguale pulsazione, con i1(t) in quadratura in anticipo su i2(t). Il campo rotante che ne consegue ha intensità pari a:

infatti le componenti ed si elidono perché opposte. La velocità con la quale ruota il campo rotante è uguale alla pulsazione delle correnti nelle bobine ed il verso di rotazione è quello che va dalla direzione positiva del campo sfasato in anticipo alla direzione positiva del campo sfasato in ritardo (il verso, quindi, cambia invertendo la corrente in uno dei due avvolgimenti).

Campo rotante trifase.

Le tre bobine siano uguali e con gli assi orientati a 120° tra di loro (con x1 in anticipo su x2 ed in ritardo su x3 ), le tre correnti sinusoidali (e quindi i corrispondenti campi magnetici) abbiano lo stesso valore massimo e la stessa pulsazione w ma siano sfasate tra di loro di un terzo di periodo, con i1(t) in anticipo su i2(t) ed in ritardo su i3(t).

Il campo rotante che si genera ha intensità pari a:


in quanto le componenti , , formando una terna simmetrica si elidono. Il campo rotante ruota alla velocità w con lo stesso verso già descritto a proposito del campo bifase.

Osservazione:

Per i campi multipolari, se 2·p è il numero di poli ed f [Hz] la frequenza delle correnti sinusoidali che alimentano le bobine, si ha la velocità del campo rotante:

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