6.Принципы действия генератора и двигателя постоянного тока.

Режим двигателя. Рассматриваемая простейшая машина может

работать также двигателем, если к обмотке ее якоря подвести

постоянный ток от внешнего источника. При этом на проводники

обмотки якоря будут действовать электромагнитные силы Fnp

и возникнет электромагнитный момент МЪк. Величины Fup и Мвш,

как и для генератора, определяются равенствами (1-4) и (1-5).

При достаточной величине Ман якорь машины придет во вращение

и будет развивать механическую мощность. Момент М9м при этом

является движущим и действует в направлении вращения.

Если мы желаем, чтобы при той же полярности полюсов напра-

вления вращения генератора (рис. 1-2, а) и двигателя (рис. 1-2, б)

были одинаковы, то направление действия М3ы, а следовательно,

и направление тока Ia у двигателя должны быть обратными по срав-

нению с генератором (рис. 1-2, б).

В режиме двигателя коллектор превращает потребляемый из

внешней цепи постоянный ток в переменный ток в обмотке якоря

и работает, таким образом, в качестве механического инвертора

тока.

Проводники обмотки якоря двигателя также вращаются в маг-

нитном поле, и поэтому в обмотке якоря двигателя тоже индукти-

руется э. д. с. Еа, величина которой определяется равенством

(1-1). Направление этой э. д. с. в двигателе (рис. 1-2, б) такое же,

как и в генераторе (рис. 1-2, а). Таким образом, в двигателе э. д. с.

якоря Еа направлена против тока 1а и приложенного к зажимам

якоря напряжения Ua. Поэтому э. д. с. якоря двигателя называется

также п р о т и в о э л е к т р о д в и ж у щ е й с и л о й .

Приложенное к якорю двигателя напряжение уравновешивается

э. д. с. Еа и падением напряжения в обмотке якоря:

Ua = Ea+Iara. (1-6)

Из сравнения равенств (1-3) и (1-6) видно, что в генераторе

и а < Еа, а в двигателе Ua > Еа. ау ^

Принцип обратимости.

Из изложенного выше сле-

дует, что каждая машина по-

стоянного тока может работать

как в режиме генератора, так и

в режиме двигателя. Такое

свойство присуще всем типам

вращающихся электрических

машин и называется о б р а т и -

м о с т ь ю .

Для перехода машины по-

стоянного тока из режима гене-

ратора в режим двигателя и

обратно при неизменной поляр-

ности полюсов и щеток и при

неизменном направлении вращения требуется только изменение

направления тока в обмотке якоря.

Поэтому такой переход может осуществляться весьма просто и

в определенных условиях даже автоматически.

Аналогичным образом может происходить изменение режима

работы также в машинах переменного тока.

Преобразование энергии. На рис, 1-5 показаны направления

действия механических и электрических величин в якоре генера-

тора и двигателя постоянного тока.

Согласно первому закону Ньютона в применении к вращаю-

щемуся телу, действующие на это тело движущие и тормозящие

вращающие моменты уравновешивают друг друга. Поэтому в генера-

торе при установившемся режиме работы электромагнитный момент

Мая = Мв-Мтр-Мс, (1-7а)

где Мв — момент на валу генератора, развиваемый первичным

двигателем, Мтр — момент сил трения в подшипниках, о воздух

Рис. 1-5. Направления э. д. с. тока

и моментов в генераторе (а) и дви-

гателе (б) постоянного ^ока