Обратимость машин постоянного тока. Работа двигателя.

Всякая машина постоянного тока может работать и ге­нератором, и двигателем. Присоединим машину с парал­лельным возбуждением к сети постоянного тока. Соединим щетку «+» с положительным полюсом сети, а щетку «—» с отрицательным. В якоре нашей машины потечет ток, имею­щий направление, прямо противоположное току, протека­ющему в якоре, когда машина работала генератором. Ток в обмотке возбуждения сохранит прежнее направление. Применяя правило левой руки, можно определить направ­ление силы, действующей теперь на якорь.

Эта сила будет стремиться вращать якорь. Об этом можно было бы догадаться и непосредст­венно: в самом деле, ток теперь течет в другом направле­нии, чем когда машина работала генератором, а при работе генератором взаимодействие тока и магнитного поля пре­пятствовало вращению якоря. Итак, когда мы машину постоянного тока приключим к сети, в ней потечет ток, и она будет вращаться.

Посмотрим теперь, как машину постоянного тока мож­но перевести из условий работы двигателем в условия ра­боты генератором.

Пусть наш двигатель присоединен к сети и не имеет никакой механической нагрузки, т. е. пусть двигатель рабо­тает вхолостую. Скорость при этом будет такой, что наво­димое напряжение будет очень мало отличаться от напря­жения сети. В обмотке якоря будет протекать очень малый ток, нужный только для того, чтобы создать усилие, преодо­левающее трение в самой машине. Будем раскручивать на­шу машину, заставим ее вращаться быстрее. Что при этом произойдет? Напряжение, наводимое в якоре, может ока­заться уже больше напряжения сети, тогда ток изменит направление. Ток будет протекать по направлению, опре­деляемому напряжением, наводимым в якоре. Теперь снова его взаимодействие с магнитным полем будет тормозить вращение якоря.

Для вращения якоря теперь нужно затрачивать механи­ческую мощность; ток течет в направлении, определяемом напряжением, наводимым в якоре, и, следовательно, наша машина начала работать генератором.

 

Двигатели постоянного тока

Принцип работы двигателя постоянного тока ос­нован на взаимодействии проводника с током с по­стоянным магнитным полем электромагнитов. Если генератор включить в сеть постоянного тока, то в об­мотках якоря и электромагнитов установится ток, и на каждый проводник обмотки якоря, находящийся в магнитном поле электромагнитов, начнет действо­вать сила, стремящаяся повернуть якорь (рис. 13.1, а). Из рисунка 13.1 видно, что при изменении направ­ления тока только в якоре (рис. 13.1, б) или только в обмотке возбуждения (рис. 13.1, в) направление вра­щения якоря изменяется на противоположное. При од­новременном изменении направления тока в обеих об­мотках направление вращения якоря не изменяется (рис. 13.1, г), отсюда следует, что для изменения на­правления вращения двигателя постоянного тока сле­дует поменять местами либо концы обмотки якоря, либо концы обмотки возбуждения.

Если двигатель постоянного тока с сопротивле­нием обмотки якоря R_H включить в сеть с напряже­нием U, то в момент пуска в якоре установится ток

а) б) в) г)

Поскольку сопротивление якоря мало, то пуско­вой ток в нем будет очень большим, превышая номи­нальный в десятки раз.

Рис. 13.1

 

От такого тока может пост­радать обмотка якоря, а также коллектор и щетки. Пусковой ток можно ограничить путем включения последовательно с обмоткой якоря пускового реоста­та. В результате взаимодействия якоря с магнитным полем полюсов якорь начнет вращаться. Так как его обмотка начнет вращаться в магнитном поле, то в ней будет индуцироваться ЭДС, которая будет направлена против приложенного к двигателю напряжения. Ве­личина этой ЭДС прямо пропорциональна числу обо­ротов двигателя и величине магнитного потока. Од­нако, в отличие от генератора, в двигателе эта ЭДС будет меньше приложенного от сети напряжения на величину падения напряжения в якоре машины:

откуда ток в якоре при выведенном пусковом реос­тате будет равен:

Умножив обе части уравнения (10.13) на I_я, по­лучим:

Левая часть уравнения (10.16) представляет со­бой электрическую мощность, потребляемую двига­телем из сети, а второй член правой части I_Я²Rя — мощность, поглощаемую сопротивлением якоря. Оче­видно, что I_Я²Rя — это полезная электрическая мощ­ность, которая может быть преобразована в другие виды энергии. Таким образом, ЭДС самоиндук­ции в двигателе постоянного тока влияет на преобра­зование потребляемой из сети электрической энер­гии в механическую.

Подставим выражение для ЭДС генератора (10.6) (ЭДС, индуцируемая в якоре двигателя, выражается той же формулой) в (10.14) и выразим оттуда ско­рость вращения двигателя:

Мы видим, что скорость вращения двигателя пря­мо пропорциональна подводимому напряжению и об­ратно пропорциональна величине магнитного потока. Отсюда следует, что регулирование скорости враще­ния двигателя постоянного тока можно осуществлять либо изменяя сопротивление цепи якоря (при посто­янном напряжении сети), либо путем изменения маг­нитного потока

 

⇐ Предыдущая13141516171819202122Следующая ⇒

Поделиться: