Потенциальная кривая коллектора

Если подсоединить вольтметр и один конец жестко закрепить на одной щётке, её потенциал принять за 0: φ₁ =0, другой конец подсоединяем к щетке, которая скользит по поверхности коллектора, то по показаниям вольтметра можно снять потенциальную кривую коллектора (рис. 1.30).

Рис. 1.30. Потенциальная кривая МПТ

Потенциальная кривая является интегральной по отношению к кривой магнитной индукции в воздушном зазоре.

8. Работа эмпт при нагрузке. Электромагнитный момент и электромагнитная мощность эмпт

Рассмотрим двигатель постоянного тока, представленный на рисунке 1.31:

Рис. 1.31. Поперечный разрез МПТ

При протекании тока по обмотке якоря, на каждый проводник с током, находящийся в магнитном поле, действует электромагнитная сила. Элементарная электромагнитная сила и электромагнитный момент, действующие на один проводник, по закону электромагнитной силы:

, (1.79)

где –диаметр якоря.

Если общее число проводников обмотки якоря N, то число проводников под одним полюсным делением.

Тогда полный момент:

(1.80)

Так как длина окружности якоря:

, (1.81)

то

. (1.82)

При достаточно большом числе проводников на полюсном делении, и при замене трапециидальной кривой изменения магнитной индукции в зазоре В_δ прямоугольником с высотой, можно записать:

. (1.83)

Если число параллельных ветвей обмотки якоря ,то ток одной параллельной ветви

, (1.84)

где – ток обмотки якоря.

Подставляя данные выражения в выражение электромагнитного момента (1.80), получаем:

(1.85)

или

(1.86)

Здесь – постоянная момента.

Это выражение электромагнитного момента характеризует принцип действия двигателя: двигатель постоянного тока развивает момент, если по обмотке якоря протекает ток () и она находится в магнитном поле.

Электромагнитную мощность можно определить как

_.(1.87)

Подставив в данное выражение полученное выражение момента (1.86) и угловую частоту вращения:

, (1.88)

получим

. (1.89)

Учитывая, что – постоянная ЭДС, получим:

. (1.90)

Таким образом, получили, что электромагнитная мощность (или расчетная мощность машины) равна:

. (1.91)

1. Режим холостого хода

Рассмотрим режим холостого хода, т.е. работа ЭМ при отсутствии тока в обмотке якоря, а по обмотке возбуждения протекает ток (рис. 1.32, а):

I_а = 0; I_В ≠ 0.

а) б)

Рис. 1.32. а) поле возбуждения МПТ; б) поле якоря МПТ

Так как в режиме холостого хода по обмотке возбуждения протекает ток, то в электрической машине действует только поле возбуждения. Магнитное поле в зазоре симметрично относительно оси электрической машины и геометрической нейтрали.

Геометрическая нейтраль – линия, проходящая через точки окружности якоря, в которых поле возбуждения равно нулю.