Вращающий момент двигателя постоянного тока

Вращающий момент электродвигателя создается электромагнит­ными силами, действующими на все проводники обмотки якоря. Сила F_x, действующая на проводник обмотки якоря, находящийся в точке х окружности якоря, , где В_х – магнитная индукция в точке х окружности якоря; l – длина проводника; I – ток в нем. Эта сила создает вращающий момент , где D – диаметр якоря.

Сумма моментов М_х всех проводников создает электромагнитный вращающий момент двигателя

где N – число проводников обмотки якоря. Принимая в расчет среднюю магнитную индукцию, получаем .

Тогда

Ток I в проводнике якоря можно выразить через ток якоря I_я: . Далее, если учесть, что (τ – полюсное деление), то вращающий момент

где - постоянная величина.

Таким образом, вращающий момент двигателя постоянного тока пропорционален току якоря и магнитному потоку. Именно поэтому при пуске двигателя для получения наибольшего пускового момента необходимо иметь наибольший магнитный поток (ток возбуждения). Вращающий момент называется электромагнитным моментом.

При работе двигателя в установившемся режиме (при п = const) вращающий и тормозной моменты равны по значению (по направлению они взаимно противоположны). При холостом ходе двигателя тормозным моментом является момент холостого хода М₀, обуслов­ленный трением в подшипниках, щеток о коллектор, вращающегося якоря о воздух, потерями мощности в стальном магнитопроводе. Мо­мент холостого хода составляет 2-6% от номинального момента М_ном. Таким образом, при холостом ходе

В режиме нагрузки уравнение равновесия моментов как условие устойчивого режима двигателя принимает вид

где M₂ – тормозной момент, создаваемый приводимым во вращение механизмом на валу двигателя.

В переходных режимах (разгон, изменение нагрузки, остановка) вращающий момент уравновешивается, кроме того, динамическим мо­ментом инерции, т. е.

где M_j – динамический момент инерции якоря и вращающегося с ним исполнительного механизма.