Работа двигателя постоянного тока.

Принцип действия основан на использовании явления выталкивания проводника с током из магнитного поля. При подаче напряжения на обмотку возбуждения машины, она создаёт основной магнитный поток. Если подать напряжение на обмотку якоря, то витки с током якоря будут находиться в магнитном поле полюсов машины, и на проводники витков будут действовать выталкивающие силы, создавая вращающий момент.

Вращающие моменты витков направлен в одну сторону, поэтому складываются и образуют вращающий момент машины, который зависит:

1) Мвр = С_м Ф Iя , где С_м – конструктивная постоянная машины

Ф – магнитный поток

Iя – ток якоря

Прим. Конструктивная постоянная зависит от конструкции конкретной машины, т.е. количества пар полюсов - p, числа параллельных ветвей, по которым проходит ток в обмотке якоря - 2а и числа проводников обмотки якоря N (С_м= p N/2аπ).С другой стороны конструктивная постоянная зависит от геометрии машины, учитывая, чтоМвр=F*d (F-выталкивающая сила, d –диаметр якоря), F=B*I*L, а B=Ф/S, получается, что С_м = L d/ S.

Под действием вращающего момента якорь начинает вращаться, и на его вал будут действовать силы сопротивления (трение о щётки, сопротивление воздуха, сопротивление от рабочего механизма и т.д.), которые образуют момент сопротивления.

Возможны 3 режима работы двигателей:

1) Вращающий момент больше момента сопротивления и частота вращения увеличивается Мвр > Мс

2) Вращающий момент меньше момента сопротивления и частота вращения уменьшается Мвр < Мс

3) Вращающий момент равен моменту сопротивления и частота вращения постоянна

Мвр = Мс

При вращении якоря его витки пересекают магнитные силовые линии поля, и в них индуктируется ЭДС. Эта ЭДС в двигателе направлена против тока якоря, поэтому её называют противоЭДС (обозначается Е).

2) Е = С_n Ф n ,где n – частота вращения

Прим. Конструктивная постоянная С_n (учитывая что ЭДС одиночного проводника E=B*V*L), зависит от радиуса якоря, его частоты вращения и длины всех проводников, т.е. числа витков или определяется по формулеС_n =p N/60а

В двигателях напряжение, приложенное к обмотке якоря всегда больше противоЭДС

U > E , т.е.

3) U = Е + I Rя

Из третьей формулы можно определить, от чего зависит ток двигателя.

4) I = U – E

Rя

Это есть закон Ома для двигателя постоянного тока.

Из второй и третьей формулы можно найти, от чего зависит частота вращения двигателя.

5) n = U – I Rя

С_nФ

Это значит, что регулировать частоту вращения n, т.е.

скорость машины можно двумя способами:

1) увеличить напряжение набором позиций;

2) уменьшить магнитный поток (ослабление поля).

3.5. Типы двигателей постоянного тока.

По способу соединения обмотки возбуждения с обмоткой якоря различают 4 типа электродвигателей:

1) с независимым возбуждением(обмотка возбуждения не соединяется с обмоткой якоря, и её питание осуществляется от отдельного источника)

2) с параллельным возбуждением(шунтовой)

Для создания большего магнитного потока обмотка возбуждения имеет большое количество витков, но при этом потребляется относительно небольшой ток.

3) с последовательным возбуждением (сериесный)

4) со смешанным возбуждением(когда имеется 2 обмотки возбуждения: одна соединяется параллельно, а другая последовательно)