Если на катушку индуктивности с числом витков w подать переменное синусоидальное напряжение u = Umsinwt, в ней возникает электрический ток, который создает в катушке переменный магнитный поток Ф, направленный по ее оси. Вектор магнитной индукции В = Ф / S (где S - сечение катушки) будет изменяться во времени по синусоидальному закону и принимать крайние значения в диапазоне от –Bm до Bm, т.е. каждая катушка в отдельности создает только пульсирующее магнитное поле.
Для того, чтобы магнитное поле стало вращаться, необходимо:
· взять несколько катушек (минимум две),
· расположить их по окружности друг относительно друга с некоторым пространственным (геометрическим) смещением,
· подать на каждую катушку электропитание от многофазного источника переменного напряжения с одной и той же частотой, но с некоторым временным сдвигом фаз для каждой катушки,
· создать среду, объединяющую магнитные потоки отдельных катушек (общий магнитопровод).
Катушки подключены к трехфазному источнику электропитания с независимым регулированием амплитуд (U), фаз (y) и общей частоты (w = 2pf):
uA = UAsin(wt + yA)
uB = UBsin(wt + yB)
uС = UCsin(wt + yC)
Для получения кругового вращающегося магнитного поля (результирующий вектор В не изменяется по величине в процессе вращения) необходимо на все катушки подать одинаковые амплитудные значения напряжений и задать одинаковые временные фазовые сдвиги конкретной величины y = 1200 (электрических градусов).
Частота вращения результирующего вектора В определяется частотой напряжения питания w = 2pf.
Если подавать на катушки напряжения, имеющие различные амплитудные значения и/или углы относительного смещения, отличные от 1200, то вместо кругового будет сформировано эллиптическое вращающееся магнитное поле, у которого амплитуда результирующего вектора В будет изменяться в зависимости от углового положения. Такой режим для электрической машины является нежелательным, поскольку создает повышенные электромагнитные вибрации и нестабильность вращающего момента.
Если углы относительного смещения фазных напряжений во времени y задать нулевыми, будет получено пульсирующее магнитное поле.
Изменить направление вращения магнитного поля можно, изменяя знаки фазовых углов y, что эквивалентно переключению фаз электрической машины.