18. Электродвижущая сила и электромагнитный момент машины постоянного тока.

ЭДС на щетках генератора равна сумме ЭДС активных проводников, входящих в параллельную ветвь. Так как реально в каждом проводнике ветви из—за неравномерного распределения индукции вдоль зазора ЭДС различны, то необходимо определить среднее значение ЭДС одного проводника, разделив магнитный поток на площадь полюса:

где τ — полюсное деление (рис. 6.22); l — ширина полюса, равная активной длине проводника.

Рис. 6.22

Среднее значение ЭДС одного проводника

где — линейная скорость движения проводника.

Обозначив через P число пар полюсов машины, а через — длину окружности якоря, выразим линейную скорость движения проводника и ЭДС e_ср соответственно как:

где n— частота вращения якоря, об/мин

При полном числе проводников якоря z число проводников в параллельной ветви будет равно z/2a , где 2а — число параллельных ветвей.

Тогда ЭДС машины

(6.35)

где — коэффициент ЭДС, зависящий от конструктивных особенностей машины.

Таким образом заключаем, что ЭДС машины постоянного тока пропорциональна произведению магнитного потока на скорость вращения якоря.

В рабочем состоянии в машине постоянного тока возникает взаимодействие тока якоря с потоком возбуждения, в результате чего на каждый активный проводник воздействует электромагнитная сила , направление которой определяется правилом левой руки. Поскольку проводники верхней параллельной ветви находятся в зоне действия северного полюса, а проводники нижней параллельной ветви — в зоне действия южного полюса (рис. 6.22), то при различных направлениях токов в активных проводниках в зонах действия разноименных магнитных полюсов электромагнитная сила в каждом проводнике направлена на создание момента вращения в одну сторону.

Среднее значение силы, действующей на проводник, найдем через среднее значение индукции:

и среднее значение момента

где d — диаметр якоря.

Имея ввиду, что откуда подстановкой τ в предыдущую формулу получим

Выразив ток проводника (ток параллельной ветви) рассмотренным ранее соотношением выразим полный электромагнитный момент как

(6.36)

где — коэффициент момента, зависящий от конструктивных данных машины.

Из (6.36) следует, что электромагнитный момент машины постоянного тока пропорционален произведению потока возбуждения на ток якоря.

Вследствие обратимости машины постоянного тока выражение для момента имеет одинаковый вид как для генераторного, так и для двигательного режимов ее работы.