Принцип действия машины постоянного тока

Генераторный режим

При работе в генераторном режиме механическая энергия преобразуется в электрическую.

При вращении якоря в проводниках обмотки якоря будет индуцироваться ЭДС, направление которой определяется по правилу правой руки. Если к обмотке якоря подключить нагрузку, то в ней начнет протекать электрический ток, направление которого будет совпадать с ЭДС. Поскольку проводники обмотки якоря расположены в магнитном поле на них будет действовать сила, направление которой определяется по правилу левой руки. При этом возникает момент, направленный встречно внешнему моменту.

U=E-I_aR_a.

Характерным признаком генераторного режима является то, что ток и ЭДС совпадают по направлению. Поскольку проводник обмотки якоря при вращении проходит под разными полюсами, то в секции обмотки якоря будет индуцироваться переменная ЭДС.

При помощи коллектора ЭДС на щетках (на выходе генератора) получается постоянной, т.е. коллектор выполняет роль механического выпрямителя.

Двигательный режим

При работе в двигательном режиме электрическая энергия преобразуется в механическую.

При подаче напряжения на обмотку якоря в ней возникает электрический ток. В результате взаимодействия тока обмотки якоря и магнитного поля, создаваемого обмоткой возбуждения, возникает вращающий момент. В результате движения проводников обмотки якоря в магнитном поле в них индуцируется ЭДС, направленная встречно напряжению сети.

U=E+I_aR_a.

Таким образом, характерным признаком двигательного режима является то, что ЭДС и ток якоря направлены противоположно. В двигательном режиме с помощью коллектора постоянное напряжение преобразуется в переменное напряжение секции, т.е. коллектор выполняет роль механического инвертора.

Вне зависимости от режима работы машины ЭДС якоря:

E_а= C₀ Фn.

Электромагнитный момент машины постоянного тока:

М=С₀ Ф I_а,

где – конструктивная постоянная.

р – число пар полюсов, N – число проводников обмотки якоря, а – число параллельных ветвей.