Принцип действия двигателя постоянного тока

Электрическая энергия подводится к обмоткам якоря и возбужде­ния двигателя постоянного тока, которые имеют такое же устройство, как и обмотки генератора. Благодаря коллектору подводимый по­стоянный ток меняет направление в проводниках обмотки якоря, ког­да при вращении якоря они переходят в другую параллельную ветвь, т. е. попадают в пространство под другим полюсом. Таким образом, направление тока в праводниках обмотки якоря, находящихся под данным полюсом, остается все время неизменным.

Как известно, на проводник с током, находящийся в магнитном поле, действует электромагнитная сила F, направление которой опре­деляется правилом левой руки. При указанном на рисунке направле­нии тока в обмотке якоря и полярности полюсов якорь машины вращается под действием силы F против часовой стрелки. Таким образом, машина постоянного тока разви­вает вращающий момент и к ее валу может быть приложен тормозной момент – механическая нагрузка.

При вращении якоря двигателя проводники его обмотки пересе­кают магнитный поток и в них индуцируется ЭДС, направление которой определяется по правилу правой руки. На рисункепод каждым полюсом условно показан один проводник обмотки якоря с направлением тока I_я в нем и определенным согласно направлению вращения якоря направлением ЭДС якоря Е, значение которой определяется по формуле . Видно, что ЭДС якоря двигателя направлена противоположно току в нем, а следовательно, и подводи­мому напряжению U. Поэтому ЭДС якоря двигателя называется противо-ЭДС.

Для цепи обмотки якоря двигателя по второму за­кону Кирхгофа получаем

или

Это уравнение показывает, что приложенное к якорю напряжение уравновешивается противо-ЭДС якоря и падением напряжения в его обмотке. Так как у двигателя I_я >0, то U > Е. Но эта раз­ность невелика (не превышает 8-10%), так как сопротивление об­мотки якоря очень мало.

По способу включения обмотки возбуждения по отношению к об­мотке якоря двигатели постоянного тока делятся на двигатели па­раллельного возбуждения, двигатели последовательного возбуждения и двигатели смешанного возбуждения.

Следует особо отметить, что машина постоянного тока является обратимой машиной, т. е. она может работать как генератор элект­рической энергии, если к ее валу подводится механический вращаю­щий момент, и как двигатель, если к ее обмоткам подводится электри­ческая энергия.