Работа машины постоянного тока в режиме генератора

Я корь генератора приводится во вращение двигателем, развивающим вращающий момент М₁. При перемещении проводников обмотки якоря в магнитном поле полюсов в них ин­дуктируется э.д.с, направление которой определяется правилом правой руки и равная Если обмотку якоря через щетки замкнуть на какой-либо при­емник энергии (сопротивление нагрузки), то через этот приемник и обмотку якоря будет протекать ток Iя, который в обмотке якоря совпадает с направлением ЭДС. В результате взаимодействия этого тока с магнитным полем полюсов создается электромагнитный момент Мэ, направление которого определяется правилом левой руки. Электромагнитный момент является тормозным, направленным встречно направлению вращения якоря машины, так что для вращения якоря первичный двигатель должен развивать вращающий момент М1 достаточный для преодоления электромагнитного тормозного момента, следовательно, машина потребляет механическую энергию.

В случае равновесия моментов, т. е. М1== Мэ, якорь машины вращается с неизменно скоростью. При нарушении равновесия моментов число оборотов якоря, э.д.с. и ток в его обмотке претерпевают изменения до восстанов­ления равновесия моментов, т. е. пока Мэ не станет равным М1. Таким образом, любое изменение момента первичного двига­теля вызывает соот­ветствующее изменение как электромагнитного момента генератора, так и вырабатываемой им мощности. Так же при изменениях на­грузки генератора потребуется соответствующее изменение момента первичного двигателя для поддержания постоянства числа оборо­тов якоря генератора.

Ток обмотки якоря Iя встречает на своем пути сопротивление внешней нагрузки r_н, со­противление обмотки якоря r_об и сопротивление переходных кон­тактов между щетками и коллектором r_щ. Обозначим через r_я внутреннее сопротивление машины (r_об+r_щ). ТОгда для тока в якоре можем записать следующее выражение:

Сопротивление r_щ непостоянно  и зависит от большого  числа факторов. Поэтому внутреннее сопротивление машины r_я также не явля­йся  величиной постоянной при  изменении нагрузки генератора. Так как I_яr_н=U, где (U— напряжение на зажимах генератора при нагрузке, то получим следующее уравнение равновесия ЭДС для генератора: . Из этого ур-ния легко получить уравнение мощ­ностей: , или , где Р₂ — полезная мощность генератора, отдаваемая потребителю электрической энергии; Р_э— внутренняя или электромагнитная мощность генератора, преобразованная им в электрическую; Роб —потери мощности в обмотке якоря и щеточных контак­тах.

При   ХХ  генератора   электромагнитная   мощность равна нулю (Рэ=0), но для вращения якоря первичный двигатель должен затратить некоторую мощность Р₀, кот. складывается из потерь на трение Рмех и из потерь в стали на вихревые токи P_ст, а в генераторах с самовозбужде­нием еще и на возбуждение машины.

При   нагрузке   генератора   первичный   двигатель   затрачивает мощность Р₁ = Рэ + Ро. Электромагнитный момент машины , где - угловая скорость якоря. Так как то   электромагнитный   момент   машины   определится   следующим выражением: ,

Величины а, р   и N постоянны для данной машины, поэтому  выражение   представляет  собой   некоторый   постоянный для   данной   машины   коэффициент   и  электромагнитный   момент равен: т. е. электромагнитный момент машины пропорционален произведению тока в якоре на магнитный поток полюсов.

Правила правой (а) и левой (б) руки.