Принцип действия генератора и двигателя постоянного тока

Характерным признаком коллекторных машин является наличие у них коллектора — механического преобразователя переменного тока в постоянный и наоборот. Необходимость в таком преобразователе объясняется тем, что в обмотке якоря коллекторной машины должен протекать переменный ток, так как только в этом случае в машине происходит непрерывный процесс электромеханического преобразования энергии.

Рассмотрим действие щеточно-коллекторного механизма на примере модели машины, работающей в режиме генератора (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Принцип действия машины постоянного тока

В магнитном поле полюсов N—S вращается цилиндр, на котором расположен виток — два проводника, соединенные между собой — с двумя активными сторонами (проводниками аа' и бб'). В верхнем и нижнем положении одного из проводников витка индуцируемая в нем ЭДС Е имеет разные направления. За период (один оборот) среднее значение ЭДС равно нулю. Если проводники подключены к двум пластинам, по которым скользят щетки А и Б, то при переходе проводников от одного полюса к другому направление их ЭДС переключится от щетки А на щетку Б, и полярность ЭДС на щетках останется прежней. При этом электромагнитный момент сохранит прежнее направление.

При работе машины в режиме двигателя с помощью щеточно-коллекторного механизма изменяется направление тока в проводниках, когда они переходят из зоны северного в зону южного полюса. Тем самым создается постоянное взаимодействие полей статора и ротора, и, следовательно, непрерывное преобразование электрической энергии в механическую. Переключение направления тока в проводниках посредством щеточно-коллекторного механизма называется коммутацией.