Предположим, что якорь машины (рис. 3, а) приводится во вращение по часовой стрелке. Тогда в проводниках обмотки якоря индуктируется ЭДС, направление которой может быть определено по правилу правой руки и показано на рисунке 3, а. Поскольку поток полюсов предполагается неизменным, то эта ЭДС ндуктируется только вследствие вращения якоря и называется ЭДС вращения.
Величина индуктируемой в проводнике обмотки якоря ЭДС.
, (3.1)
Рисунок 3. – Работа простейшей
машины постоянного тока в режиме
генератора (а) и двигателя (б)
где – величина магнитной индукции в воздушном зазоре между полюсом и якорем в месте расположения проводника; – активная длина проводника между полюсом и якорем в месте расположения проводника, т.е. та длина, на протяжениикоторой он расположен в магнитном поле; – линейная скорость движения проводника.
В обоих проводниках вследствие симметрии индуктируются одинаковые ЭДС, которые по контуру витка складываются, и поэтому полная ЭДС якоря рассматриваемой машины
|
|
. (3.2)
ЭДС является переменной, так как проводники обмотки якоря проходят попеременно под северным и южным полюсами, в результате чего направление ЭДС в проводниках меняется.
Частота ЭДС в двухполюсной машине равна скорости вращения якоря , выраженной в оборотах в секунду:
, (3.3)
а в общем случае, когда машина имеет пар полюсов с чередующейся полярностью,
. (3.4)
В генераторе коллектор является механическим выпрямителем, который преобразовывает переменный ток обмотки якоря в постоянный ток во внешней цепи.
Напряжение постоянного тока на зажимах якоря генератора будет меньше на величину падения напряжения в сопротивлении обмотки якоря :
. (3.5)
Проводники обмотки якоря с током находятся в магнитном поле, и поэтому на них будут действовать электромагнитные силы:
, (3.6)
направление которых определяется по правилу левой руки.
Эти силы создают механический вращающий момент , который называется электромагнитным моментом и на рисунке 3 а, равен
, (3.7)
где – диаметр якоря. Как видно из рисунка 3 а, в режиме генератора этот момент действует против направления вращения якоря и является тормозящим.