Принцип действия электродвигателя постоянного тока

Машины постоянного тока обратимы, то есть могут работать либо в режиме генератора при механическом вращении якоря, либо в режиме электродвигателя при подаче электрического напряжения от сети в цепь возбуждения. На рис.5.17 изображена модель электродвигателя постоянного тока, устройство которого аналогично устройству генератора постоянного тока (рис.5.1).

При включении машины постоянного тока в сеть, напряжение U , поданное на щётки Щ1 и Щ2, вызовет ток в цепи якоря, представленной в виде рамки соединённой с пластинами К1 и К2 коллектора; одновременно появится ток в обмотке параллельного возбуждения , что вызовет магнитный поток Ф между полюсами N и S статора. При взаимодействии тока якоря с магнитным потоком Ф полюсов создается электромагнитный момент равный моменту , направление которого определяется по правилу левой руки. начнет вращать рамку якоря по часовой стрелке.

Рис.5.17. Модель электродвигателя постоянного тока

При этом электромашина станет работать в режиме электродвигателя. Но во всяком вращающемся магнитном поле, согласно электромагнитной индукции, в якоре наводится ЭДС . Следует отметить, что при вращении рамки якоря, в самой рамке возникают мгновенные значения тока и ЭДС e . Направление мгновенного значения тока определяется по правилу левой руки. Направление e определяется по правилу правой руки. ЭДС e в якоре двигателя имеет направление, противоположное . Поэтому называется противо ЭДС. Тогда по второму закону Кирхгофа:

, (5.4)

откуда

. (5.5)

Умножив выражение (5.5) на значение получим:

, (5.6)

где – полезная мощность, - электромагнитая мощность или мощность вращения, – мощность потерь.

Момент вращения или электромагнитный момент определяется по формуле:

[Н·м], (5.7)

где n [об/мин], ω [рад/с].