На рис.4 показаны направления действия механических и электрических величин в якоре генератора и двигателя постоянного тока.
Рисунок 4. – Направления ЭДС тока и моментов в генераторе (а) и двигателе (б) постоянного тока.
Согласно первому закону Ньютона в применении к вращающемуся телу, действующие на это тело движущие и тормозящие вращающие моменты уравновешивают друг друга. Поэтому в генераторе при установившемся режиме работы электромагнитный момент
, (4.1)
где – момент на валу генератора, развиваемый первичным двигателем, – момент сил трения в подшипниках, о воздух и на коллекторе машины, – тормозящий момент, вызываемый потерями на гистерезис и вихревые токи в сердечнике якоря.
Эти потери мощности появляются в результате вращения сердечника якоря в неподвижном магнитном поле полюсов. Возникающие при этом электромагнитные силы оказывают на якорь тормозящее действие и в этом отношении проявляют себя подобно силам трения.
В двигателе при установившемся режиме работы
|
|
, (4.2)
где – тормозящий момент на валу двигателя, развиваемый рабочей машиной (станок, насос и т.п.).
В генераторе является движущим, а в двигателе тормозящим моментом, причем в обоих случаях и противоположны по направлению.
Развиваемая электромагнитным моментом мощность называется электромагнитной мощностью и равна
, (4.3)
где
(4.4)
представляет собой угловую скорость вращения.
(4.5)
В обмотке якоря под действием ЭДС и тока развивается внутренняя электрическая мощность якоря
. (4.6)
Согласно равенствам (4.5) и (4.6), , т.е. внутренняя электрическая мощность якоря равна электромагнитной мощности, развиваемой электромагнитным моментом, что отражает процесс преобразования механической энергии в электрическую в генераторе и обратный процесс в двигателе.
Для генератора
(4.7)
и для двигателя
. (4.8)
Левые части этих выражений представляют собой электрические мощности на зажимах якоря, первые члены правых частей – электромагнитную мощность якоря и последние члены – электрические потери мощности в якоре.
Согласно этим выражениям, механическая мощность, развиваемая на валу генератора первичным двигателем, за вычетом механических и магнитных потерь превращается в электрическую мощность в обмотке якоря, а электрическая мощность за вычетом потерь в этой обмотке выдается во внешнюю цепь. В двигателе электрическая мощность, подводимая к якорю из внешней цепи, частично расходуется на потери в обмотке якоря, а остальная часть превращается в мощность электромагнитного поля и последняя – в механическую мощность, которая за вычетом потерь на трение и потерь в стали якоря передается рабочей машине.
|
|