Camp magnètic rotatiu

Un camp magnètic rotatiu o camp magnètic giratori és un camp magnètic que trencada a una velocitat uniforme (idealment) i és generat a partir d'una corrent elèctrica alterna trifásica. Va ser descobert per Galileo Ferraris en 1885, tres anys despuix, Nikola Tesla va obtindre la palesa en 1888, és el fenomen sobre el que es fonamenta el motor de corrent alterna.

Història

Archiu:CAPS 1 Fpatent. CAPS 2

Model de el U.S. Patent 0.381.968 de Nikola Tesla

En 1824, el físic francés, François Arago, va formular l'existència del camp magnètic giratori usant un disc de coure i una agulla, coneguda com "el disc de Arago". Els experimentadores anglesos, Charles Babbage i John Herschel, varen descobrir que es podia induir la rotació en el disc de coure de Arago fent girar un iman de ferradura baix d'ell. El científic anglés, Michael Faraday, va atribuir més tart l'efecte de l'inducció electromagnètica. En 1879, el físic anglés, Walter Baily, va reemplaçar els imans de ferradura per quatre electroimanes que, encenent i apagant interruptors manualment, va poder demostrar el funcionament d'un motor d'inducció.

L'idea d'un camp magnètic giratori d'un motor AC va ser explorada pel físic italià, Galileo Ferraris, i l'ingenier elèctric serbi, Nikola Tesla. Ferraris va investigar sobre la teoria i el disseny de les màquines de corrent alterna, construint un model funcional per a una demostració en un aula en 1885, pero no ho va descriure públicament fins a 1888. Tesla va inventar varis dissenys i models funcionals sense èxit fins a 1887, la U.S. Patent 0.381.968. Basant-se en el principi de Ferraris, Friedrich August Haselwander va desenrollar el primer generador trifásico AC en 1887. La primera central elèctrica trifásica va ser construïda en 1891 en la ciutat de Fráncfort, inaugurada en el motor i el generador desenrollat per Mijáil Dolivo-Dobrovolsky a partir del model de Haselwander.

Demostració

Case simètric

En una màquina elèctrica rotatòria alimentada en excitació trifásica, simètrica i sinusoidal, la distribució espacial de la força magnetomotriz en l'entrehierro té la següent forma per fase:

___MATH_0___

___MATH_1___

___MATH_2___

La força magnetomotriz resultant ve donada per la suma de l'aporte individual de cada fase, seguint el principi de superposició:

___MATH_3___

Aplicant l'identitat del coseno ___MATH_4___:

___MATH_5___

___MATH_6___

___MATH_7___

Es reemplaça el terme ___MATH_8___per l'operador a:

___MATH_9___

___MATH_10___

___MATH_11___

Desenrollant:

___MATH_12___

Recordant que ___MATH_13___:

___MATH_14___

Aplicant la propietat del coseno utilisada anteriorment, pero a l'inversa:

___MATH_15___

Conclusions

• La distribució espacial de la força magnetomotriz resultant posseïx una trayectòria circular en el pla complex l'amplitut del qual és ___MATH_16___de l'amplitut de la força magnetomotriz de cada fase.
• Per a produir un camp giratori d'este tipo, va ser necessari dispondre de bobines desplaçades en 120° entre sí, alimentades en corrents sinusoidals desplaçades 120° en el temps.
• La força magnetomotriz resultant pot ser produïda per bobines fictícies orientades de tal forma, que produïxquen el mateix efecte que tres bobines orientades simétricament. Este punt és de vital importància per a desenrollar la teoria de control vectorial sobre les màquines elèctriques.

Seqüència de gir basat en tres imans.

 Resultant total

 Fase u

 Fase dos

 Fase tres