Принцип действия электродвигателя.

Рис. 27. Простейшая схема тягового двигателя.

Простейший электродвигатель (рис.27) представляет собой виток, расположенный на якоре, который вращается в магнитном поле полюсов. Проводники витка образуют обмотку якоря. Если подключить виток к источнику электрической энергии, то по каждому проводнику начнёт проходить электрический ток i. Он, взаимодействуя с магнитным полем полюсов, создаёт электромагнитные силы F. При указанном на рисунке направлении тока на проводник, расположенный под южным полюсом, будет действовать сила F –направленная вправо, а на проводник, лежащий под северным полюсом сила F – направленная влево. В результате совместного действия этих сил создаётся электромагнитный вращающий момент М, направленный против часовой стрелки, приводивший якорь с проводником во вращение с некоторой частотой n. При этом внешний момент М_вн, создаваемый этим устройством, будет направлен против электромагнитного момента М.

Выясним, почему при вращении якоря электродвигателя, работающего под нагрузкой, расходуется электроэнергия. Установлено, при вращении проводников якоря в магнитном поле в каждом проводнике индуцируется э.д.с., направление которой определяется по правилу правой руки; следовательно, и под южным полюсом, и под северным э.д.с. будет направлена против направления тока, т.е. препятствовать прохождению тока.

Для того чтобы двигатель продолжал нормально работать и развивать требуемый вращающий момент, необходимо приложить к этим проводникам внешнее напряжение U, направленное навстречу э.д.с. и большее по величине чем суммарная э.д.с. Е, индуцированная во всех последовательно соединённых проводниках обмотки якоря. Следовательно, необходимо подводить к электродвигателю из сети электрическую энергию. При отсутствии нагрузки (внешнего тормозного момента, приложенного к валу электродвигателя) электродвигатель потребляет от внешнего источника небольшое количество электрической энергии и по нему проходит небольшой ток холостого хода.

При возрастании нагрузки увеличивается потребляемый ток и развиваемый внешний тормозной момент, следовательно, увеличение механической нагрузки автоматически вызывает увеличение электроэнергии из сети.

Из выше изложенного:

· Совпадение по направлению электромагнитного момента и частоты вращения n; это характеризует отдачу механической энергии;

· Возникновение в проводниках обмотки якоря э.д.с. е, направленной против тока i и внешнего напряжения U, из этого вытекает необходимость получение машиной извне электрической энергии.