4-3. Принцип работы машины постоянного тока

Упрощенная схема работы машины постоянного тока показана на рис. 4-7. Щетки присоединены к ножам перекидного рубильника переключателя 1, что позволяет соединять якорь с нагрузкой или с питающей сетью. Обмотка возбуждения 2 подключена к внешней сети.

Рис. 4-7. Принцип работы машины постоянного тока.

Пусть якорь, соединенный с электрической нагрузкой , приводится во вращение первичным двигателем, например тепловым. Тогда в обмотке якоря, вращающейся в магнитном поле, созданном током возбуждения наводится э. д. с. Е и в сопротивлении проходит ток. Направление э. д. с. и тока в якоре найденное по правилу правой руки, показано на рис. 4-7. Направление электромагнитных сил , действующих на провода с током, находящиеся в магнитном поле, так же показано на рис. 4-7. Эти силы создают тормозной момент на валу машины. Первичным двигателем создается вращающий момент встречный тормозному мбменту. Такий образом, как это было показано в § 3-13, машина работает в режиме генератора, превращая механическую энергию в электрическую.

По закону Ома ток

Следовательно,

т. е. э. д. с. Е генератора больше напряжения U на величину падения напряжения в якоре .

Если вал этой машины отсоединить от первичного двигателя, а ножи переключателя 1 перевести в верхнее положение (рис. 4-7), то в обмотке якоря установится ток направление которого обратно рассмотренному ранее.

Электромагнитные силы, созданные взаимодействием этого тока и магнитного поля, имеют также обратное направление и будут создавать вращающий момент , под действием которого якорь будет вращаться в прежнем направлении. В этом случае электрическая энергия, поступающая из сети, превращается в механическую (см. § 3-14) и машина работает электродвигателем.

Коллектор и щетки осуществляют переключение секций обмотки вращающегося якоря таким образом, чтобы при переходе активных проводников из зоны северной полярности в зону южной в них изменялось направление тока, что необходимо для сохранения постоянного направления вращения.

В обмотке якоря электродвигателя, так же как и в обмотке генератора, наводится э. д. с. Е. Только теперь направление ее будет встречно току , в чем легко убедиться, применив правило правой руки. Эта э. д. с. называется встречной э. д. с. или противо-э. д. с.

По второму закону Кирхгофа

а ток

При работе машины электродвигателем э. д. с. Е меньше напряжения на зажимах якоря U на величину падения напряжения в обмотке якоря

Изменение направления вращения электродвигателя производится изменением направления тока в цепи якоря или в обмотке возбуждения. Одновременное изменение направлений токов в обеих обмотках не вызывает изменения направления вращения, в чем легко убедиться, рассматривая рис. 4-7.