Двигатели постоянного тока (ДПТ).

Принцип работы электродвигателя основан на взаимодействии двух магнитных полей: поля обмоток якоря с основным магнитным полем главных полюсов.

При подключении якоря к внешнему напряжению, по его обмоткам протекает ток, а значит возникает магнитный поток. На него начинает действовать основное магнитное поле, выталкивать проводники с силой F_эл= BIL, направленной по правилу «левой руки»: »: если левую руку расположить в магнитном поле так, что силовые линии будут входить в ладонь, а 4 вытянутых пальца покажут направление тока, то отогнутый большой палец покажет направление движения проводника.

В результате действия этой силы на обмотку якоря, создается электромагнитный вращающий момент.

М_эл= F_элД_я = BIL Д_я

где Д_я – диаметр якоря

В заменим на Ф, так как поле по всему полюсу участвует в создании момента.

В=Ф/S

L одного проводника заменим на суммарную длину всех проводников якоря.

М_эл = (Ф/S) I_яL Д_я

Длина проводников, площадь магнитопровода, число пар полюсов, диаметр якоря – параметры постоянные для конкретной машины, поэтому их объединяют в конструктивную постоянную с, а электромагнитный вращающий момент принимает следующий вид:

Электромагнитный вращающий момент для ДПТ:

М_эл = сФI_я

Якорь двигателя, вращаясь по правилу «левой руки» пересекает своими обмотками силовые магнитные линии основного магнитного поля, а значит в них наведется ЭДС Е=сФn, направленная по правилу «правой руки». Она будет направлена против внешнего напряжения и созданного им основного тока, а значит будет значительно ослаблять ток якоря. Поэтому она называетсяпротивоэдс.

Итоговое напряжение на якоре:

Будет меньше поданного внешнего напряжения на величину противоэдс.

U_я=U-E= I_яΣr_я

Ток якоря:

I_я= U_я/Σr_я= (U-E) /Σr_я

· В момент пуска частота вращения n=0 противоэдс нет, внешнее напряжение ничем не ослабляется, ток якоря очень большой. Поэтому пуск проводят либо при пониженном внешнем напряжении, либо при введенном сопротивлении в якорную цепь.

· При увеличении нагрузки на валу (движение в гору) вращающий момент растет, обороты падают, значит противоэдс уменьшается, меньше ослабляет внешнее напряжение, ток якоря растет, а значит момент вращения автоматически растет.

· При движении с горы частота вращения растет, растет и противоэдс, уменьшается напряжение на якоре и якорный ток, а значит падает и момент вращения.

Частота вращения ДПТ:

n=E/cФ= (U-I_яΣr_я)/ cФ

Значит, частоту вращения ДПТ можно регулировать следующими способами:

· Изменением питающего напряжения. Осуществляется плавное регулирование без больших потерь.

· Включением сопротивления в якорную цепь. Большие потери и ступенчатое регулирование.

· Изменением магнитного поля главных полюсов (шунтировка поля).

Таким образом, для двигателя характерно:

1) Ток и ЭДС направлены противоположно, так как ток создается внешним напряжением, а противоэдс возникает в результате вращения якоря в магнитном поле.

2) Электромагнитный момент и вращение направлены одинаково. Создается вращающий электромагнитный момент.

3) ЭДС всегда меньше напряжения.