Якорь - состоит из:
Вал
Шихтованный сердечник с пазами
Обмотка якоря
Коллектор
В электродвигателе коллектор меняет направление тока в обмотке якоря, преобразуя постоянный ток со щеток в переменный в обмотке якоря, а в генераторах наоборот коллектор «выпрямляет» переменный ток из обмотки якоря в постоянный ток на щетках. коллектор состоит из отдельных медных пластин к которым припаиваются витки обмотки якоря с помощью петушков.
4. щетки для подачи и съема напряжения в генераторах.
Работа двигателя постоянного тока.
Напряжение (с тягового трансформатора, выпрямленное и сглаженное с помощью выпрямительной установки и сглаживающего реактора – на электровозах) подается на обмотку якоря через щетки на коллектор, и на обмотку возбуждения, которая в тяговом двигателе включена последовательно с обмоткой якоря, Магнитный поток главных полюсов взаимодействует с током якоря, образуя выталкивающие силы (F)(по правилу левой руки) создающие вращающий момент (Мвр), который характеризует тягу, создаваемую двигателем.
Мвр=С*Ф*Iя
С- конструктивная постоянная двигателя.
Ф- магнитный поток главных полюсов.
Iя- ток якоря.
Якорь начинает крутится с частотой вращения n.
Но т.к. при этом витки обмотки якоря пересекают поток полюсов, в результате явления электромагнитной индукции, в них появляется ЭДС, направленная (по правилу правой руки) всегда встречно току якоря (и входному напряжению), поэтому в двигателях она называется противоЭДС. Она ограничивает ток якоря.
Iя = (Uвх-E)/Rоя
Величина противоЭДС тоже зависит от конструкции двигателя, потока полюсов и частоты вращения якоря n.
E=C*Ф*n
Частота вращения, т.е. скорость машины определяется по формуле:
n =(Uвх - Iя*Rоя) / (C*Ф)
Это значит, что увеличить скорость можно 2 способами:
Набором позиций, увеличивая входное напряжение.
Уменьшением магнитного потока (Ф), шунтируя обмотку возбуждения (ослабление поля)
Влияние нагрузки на работу двигателя.
При увеличении нагрузки на двигатель (например при движении на подъем) частота вращения колес и якоря уменьшаются, при этом уменьшается противоЭДС, а ток якоря растет, при этом растет и вращающий момент, т.е. тяга. Но у сериесных двигателей (с последовательным возбуждением) он увеличивается в квадрате, т.к. увеличивается с ростом тока якоря растет и магнитный поток полюсов. Но от роста тока может сработать защита или тяга превысит силу сцепления колес с рельсом, начнется боксование и круговой огонь по коллектору. Это является недостатком сериесных двигателей – их нельзя использовать при малой нагрузке - они идут «вразнос»
Шунтовые двигатели с параллельным возбуждением отсутствия нагрузки не боятся (в режиме холостого хода), но тянут хуже.
Реакция якоря.
При прохождении тока в обмотке якоря создается магнитное поле якоря(по правилу буравчика), которое влияет на основной магнитный поток, искривляя его, такое искажение основного магнитного потока называется - реакцией якоря.
Она оказывает вредное воздействие на работу машины, т.к. в витки обмотки якоря проходят то область сгущения, то область разрежения магнитного потока. При этом возникает пульсация ЭДС и следовательно тока якоря, что перегружает щетки и увеличивает искрение.
Для уменьшения реакций якоря используют 3 способа:
Ставят дополнительные полюса, создающие небольшой магнитный поток, который выпрямляет основной.
В сердечнике главных полюсов укладывают компенсирующую обмотку (на электровозах), создающую магнитный поток встречно потоку якоря. При этом ее соединяют последовательно с обмоткой якоря, что обеспечивает компенсацию при любой нагрузке.
По краям полюсов увеличивают воздушный зазор, что концентрирует магнитный поток в средней части.