обмотки последовательного возбуждения и еще больше увеличит э. д. с. и ток нагрузки этого генератора. При этом другой генератор разгрузится. Без уравнительной полосы параллельная работа, генераторов смешанного возбуждения неустойчива.

Уравнительная полоса распределяет токи нагрузки между сериесиыми обмотками генераторов пропорционально их мощности. Параллельная работа в этом случае устойчива. Для перевода нагрузки с одного генератора на другой изменяют ток возбуждения регулировочными реостатами, как в генераторах параллельного возбуждения.

Вопросы для самопроверки

1. Каковы условия включения генераторов постоянного тока на параллельную работу?

2. Как перевести нагрузку с одного генератора на другой при их параллельной работе?

3. Каково назначение уравнительной полосы при параллельной работе генераторов смешанного возбуждения?

Глава VIII

ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА § 1. Принцип действия

Принцип действия электрических двигателей основан на взаимодействии магнитных полей полюсов машины и проводников обмотки якоря, по которым проходит ток.

Опытами установлено, что в электродвигателях механические усилия приложены не к проводникам обмотки якоря, а к зубцам стали якоря, так как именно в стали сосредоточены почти все силовые линии магнитных потоков полюсов и якоря. Обмотка намотана на якорь таким образом, что если одна сторона витка находится под северным полюсом, то вторая — под южным, поэтому, чтобы якорь вращался все время в одну сторону, при переходе провода из-под северного полюса под южный направление тока в проводе должно меняться на противоположное.

Коллектор предназначен для изменения направления тока в проводах обмотки при переходе проводов через геометрическую нейтраль (рис. 71). Виток 1—2 помещен

84

в магнитное поле. Концы витка припаяны к коллекторным пластинам а—б. Пользуясь правилом левой руки, можно определить, что виток будет вращаться против направления движения часовой стрелки. В положении II виток проходит геометрическую нейтраль или по инерции, если он один, или под действием других витков, не находящихся в данный момент на нейтрали, если обмотка состоит из нескольких витков. В положении III, когда сторона витка 1 перешла в зону действия южного полюса, а сторона витка 2 в зону действия северною полюса, направление тока в витке изменилось на противоположное

Рис. 71. Назначение коллектора в двигателе постоянного

тока.

вследствие действия коллектора. Теперь под положительной щеткой оказалась коллекторная пластина б, а под отрицательной щеткой — пластина а. Пользуясь правилом левой руки, можно определить, что виток будет продолжать вращаться в ту же сторону.

Так как силы, приложенные к якорю, имеют одно направление, то, складываясь, они создают вращающий момент двигателя.

§ 2. Уравнение равновесия моментов

К валу двигателя могут быть приложены следующие моменты: электромагнитный вращающий момент М, момент холостого хода М₀, полезный момент на валу двигателя М₂ и динамический момент М_дин.

85

Электромагнитный момент М создается в результате взаимодействия магнитных полей полюсов Ф и поля вокруг проводов обмотки якоря, создаваемого током якоря.

м о мент холостого хода М₀ определяется трением в подшипниках, якоря о воздух, щеток о коллектор, вентиляционными потерями и потерями в стали машины.

Полезный момент М₂ создается рабочей машиной и зависит от ее нагрузки. Большей частью полезный момент направлен против вращающего момента и является тормозящим. Могут быть случаи, когда полезный момент складывается с вращающим, например при опускании груза двигателем в шахту.

Мы будем рассматривать работу двигателя только в тех случаях, когда момент М₂ является тормозящим.

Динамический момент возникает при всяком изменении скорости вращения вала двигателя и определяется формулой

М_тв = 1^, (42)

где I — момент инерции вращающихся частей двигателя и рабочей машины; со — угловая скорость вращения.

Если скорость двигателя увеличивается, то динамический момент увеличивает тормозной момент на валу двигателя, а если уменьшается, например при остановке двигателя, то динамический момент уменьшает общий тормозной момент двигателя.

Согласно уравнению равновесия моментов, вращающий и тормозной моменты в любых условиях работы двигателя находятся во взаимном равновесии, т. е. равны друг другу по величине, но направлены в противоположные стороны

М = М₀-{~М_%± м_тв. (43)

При установившемся режиме .работы скорость вращения двигателя постоянна, а динамический момент равен нулю. Если сумму моментов М₀ -Д М₂ назвать статическим моментом сопротивления на валу двигателя М_ст, то

М = М_ст = М о + М_а. (44)

8в

При установившемся режиме работы вращающий момент двигателя и статический момент сопротивления на его валу находятся во взаимном равновесии.

Мощность, развиваемую якорем, называют электромагнитной, она равна

Р э = Е_Я1_я.

Из механики известно, что эта же мощность может быть выражена произведением вращающего момента на угловую скорость.

Р₉ = М со.

Тогда Е_я1_я = М(и.

Отсюда

F Т

м=-*-?.

Но так как по формуле (17) Е_п

2 яп

^а “ ~бсГ ’

тогда

pN

60а

пФ,

М--

Ж"^ф1«

2пп

-Ш^ФТя («■*).

(45)

60

где р — число пар полюсов;

N — число проводов обмотки якоря; а — число пар параллельных ветвей обмотки якоря; /_я — ток якоря (а);

Ф — магнитный поток пары полюсов (вб).

Так как выражение для данной машины величина

постоянная, то его можно обозначить через С_ш = ■—- =

1Ла

= const. Тогда формула момента примет вид:

М—С_м1_нФ (нм). (46)

В практике употребляют следующую формулу момента:

М-.

со

Т₂

2 • 3,14 • ге 60

(нм),

(47)

где Р₂ — мощность двигателя на валу (вт);

п — число оборотов вала двигателя в минуту.

87