Принцип работы машин постоянного тока.

Работа любой электрической машины характеризуется взаимодействием двух направленных навстречу друг другу вращательных моментов, один из которых создается механическими, а другой - электрическими силами. Кроме тока, работа двигателя и генератора характеризуется взаимодействием напряжения сети и ЭДС, возникающей в обмотке якоря.

Машина работает в режиме генератора, если ее вращает первичный двигатель (турбина или двигатель внутреннего сгорания), главное магнитное поле возбуждено. Вследствие этого вращения изменяется магнитный поток, пронизывающий витки обмотки якоря. Цепь якоря соединена через щетки с приемником. При таких условиях ЭДС, индуцируемая в обмотке якоря, создает в якоре и приемнике ток.

Взаимодействие тока якоря с главным магнитным полем создает на валу машины тормозной момент, который преодолевается первичным двигатлем. Генератор преобразует механическую нергию в электрическую.

В двигательном режиме цепи якоря и возбуждения машины присоединены к источнику электроэнергии. Взаимодействие тока якоря с гдавгым магнитным полем создает вращающий момент, под действием которого вращающийся якорь преодолевает момент нагрузки на ваплу машины. Двигатель преобразует электрическую энергию в механическую, а затем в механическую мощность вращения якоря:

Р_эм = Е*I_я : Р₂ =Мп/9,55

С учетом потерь в двигателе его кпд, % определяется из соотношения ню=Р₂/Р₁*100

Важнейший классифицированный признак машин постоянного тока – способ возбуждения главного электрического поля. Один из способов предусматривает использование постоянных магнитов на полюсах машины. Во многих современных машинах главное магнитное поле возбуждается с помощью электромагнитов. Для этого применяется обмотка возбуждения, размещенная на сердечниках полюсов машины. Все рабочие характеристики машин постоянного тока при работе, как в режиме генератора, так и в режиме двигателя зависят от способа включения цепи возбуждения по отношению к цепи якоря. Соединение этих цепей может быть параллельным, последовательным и смешанным, а также цепи могут быть независимыми друг от друга, в соответствии, с чем принято различать последовательное, смешанное и независимое возбуждение машин.

В машинах с независимым возбуждением рис 8. 3 обмотка возбуждения ОВ подключена к независимому источнику энергии, благодаря чему ток в ней не зависит от напряжения на выводах якоря машины. Сечение проводов обмотки возбуждения в этих машинах выбирается в зависимости от напряжения источника тока возбуждения. Характерным для этих машин является независимость главного магнитного потока от нагрузки машины.

У машин с параллельным возбуждением рис 8.4. цепь обмотки возбуждения соединена параллельно с цепью якоря. В этом случае ток возбуждения I_в во много раз (0,05…..0,01) меньше тока якоря, а напряжение между выводами цепей якоря и возбуждения одно и о же. Следовательно сопротивление обмотки возбуждения

(R_в=U/ I_в) должно быть относительно велико. Обмотка возбуждения машины параллельного возбуждения имеет большое число витков w_пар из тонкого провода и благодаря этому обладает значительным сопротивлением. Для машин параллельного возбуждения, работающих в системе большой мощности, характерны постоянство главного магнитного потока и его небольшая зависимость от условий нагрузки машины.

У машин с последовательным возбуждением рис 8.5.ток якоря равен току обмотки возбуждения, поэтому якорь выполняется из провода большого сечения. Значение тока I_я в обмотке последовательного возбуждения велико, благодаря чему для получения магнитодвижущей силы (I_я * w_пос ) достаточно, чтобы эта обмотка имела малое количество витков w_пос. Следовательно, сопротивление обмотки последовательного возбуждения R_в относительно мало. Для этих машин характерны изменения в широких пределах главного магнитного потока при изменениях нагрузки машины.

В машинах со смешанным возбуждением рис 8. 6 на каждом полюсном сердечнике расположены две обмотки. Одна из этих обмоток, подключаемая параллельно якорю, является основной. Создаваемая ею МДС (I_пар * w_пар) возбуждает главное магнитное поле.

Вторая обмотка w_пос оишь допорлнительно воздействует на это магнитное поле. В зависимости от преобладания МДС, созданных последовательной или параллельной обмоткой возбуждения, машина по своим характеристикам может быть машиной с последовательным возбуждением с небольшой параллельной обмоткой возбуждения. Ф большинстве машин смешанного возбуждения МДС двух обмоток складывается.