double arrow

Принцип действия электродвигателя

2

     Простейший электродвигатель представляет собой виток, расположенный на якоре, который вращается в магнитном поле полюсов (рис.3).

На каждую сторону проводника, изогнутого в виде витка, помещённого в магнитное поле постоянного магнита вертикально, также действует электромагнитные силы F. Их направление также определяется по правилу Левой руки (рис.1г). Эти две силы образуют пару сил, под действием которой образуется электромагнитный момент М. Он вызывает поворот витка. Виток будет поворачиваться до тех пор, пока он пересекает магнитные силовые линии поля, т.е. пока он не займет положение, перпендикулярное магнитным силовым линиям поля.     

 Дальнейший его поворот прекратится, так как вращающий момент М будет равен нулю.

 


 

 

 Рис.3 Принципиальная схема простейшего электродвигателя

Вывод: один виток с током, помещенный в магнитное поле постоянного магнита, не будет вращаться постоянно.

     Для того, чтобы вращающий момент был постоянным, необходимо между постоянными магнитами расположить несколько таких витков. В то время, когда один виток расположен перпендикулярно магнитным силовым линиям и его М = 0 , другой – в это же время пересекает магнитные силовые линии поля и создает вращающий момент. Затем этот момент будет создавать следующий виток и т.д. Такое конструктивное решение для создания постоянного вращающего момента и используется в электродвигателе.




     Если соединить вал якоря с каким-либо механизмом или устройством, то электродвигатель будет приводить это устройство во вращение, то есть отдавать ему механическую энергию. При этом внешний момент Мвн, создаваемый этим устройством, будет направлен против электромагнитного момента М.

Электродвигатели постоянного тока применяют в тех случаях, когда требуется плавная регулировка скорости (в троллейбусах, электровозах, подъемных кранах, устройствах автоматики).

В электродвигателе обмотка возбуждения и обмотка якоря соединяются между собой последовательно. Так как на каждую сторону секций обмотки якоря действуют электромагнитные силы F, в результате взаимодействия этих сил, как рассматривалось выше, и образуется непрерывный вращающий момент М. Этот момент вращает якорь с некоторой частотой n.

Остов, полюсы и якорь составляют магнитную систему машины, через которую замыкается магнитный поток, созданный обмоткой возбуждения. Воздушный зазор между якорем и полюсами являются также одним из участков магнитной цепи (рис.4).

Рис.4 Магнитная система электродвигателя постоянного тока

 

Поскольку электромагнитные силы образуются в результате взаимодействия магнитного поля с внешним полем, то образование вращающего момента электродвигателя можно сформулировать так: ”Вращающий момент электродвигателя образуется в результате взаимодействия магнитного поля якоря с магнитным полем главных полюсов “.



      Таким образом, при работе электрической машины в режиме электродвигателя:

· электромагнитный момент М и частота вращения nсовпадают по направлению, что характеризует отдачу машиной механической энергии;

· в проводниках обмотки якоря возникает э.д.с., направленная против тока i и внешнего напряжения U, что вызывает необходимость потребления машиной электрической энергии.




2