9.Эдс обмотки якоря в машине постоянного тока.

При выводе формулы ЭДС будем исходить из прямоугольного расположения индукции в зазоре, при этом магнитная индукция на участке расчетной полюсной дуги b_i=α_iτ равна B_δ, а за ее пределами равна 0 и в проводниках, расположенных за пределами bi, ЭДС не наводится. Это эквивалентно уменьшению общего числа пазовых проводников в обмотке якоря до значения N_i=α_iN.

При вращении якоря машины в направлении по часовой стрелке в проводниках обмотки якоря индуктируется ЭДС, направление которой может быть определено по правилу правой руки. Значение индуктируемой в проводнике ЭДС , где В - магнитная индукция; / - активная длина проводника; v – линейная скорость перемещения проводника. Полная ЭДС якоря рассматриваемой машины равна . ЭДС Eg является переменной, так как проводники обмотки якоря проходят попеременно под северным и южным полюсами, в результате чего направление ЭДС в проводниках меняется. Если обмотка якоря с помощью щеток замкнута через внешнюю цепь, то в обмотке возникает переменный ток, а во внешней цепи - постоянный. Это объясняется тем, что под верхней щеткой всегда находится пластина, соединенная с проводником, расположенным под северным полюсом, а под нижней щеткой - пластина, соединенная с проводником, расположенным под южным полюсом. В результате этого полярность щеток и направление тока во внешней цепи остаются неизменными. Таким образом, в генераторе коллектор является механическим выпрямителем, который преобразовывает переменный ток обмотки якоря в постоянный ток внешней цепи.

Значение ЭДС обмотки якоря зависит от ширины секции. Наибольшее значение ЭДС соответствует полному шагу, т.к. в этом случае с каждой секцией сцепляется весь основной магнитный поток.

Значение ЭДС обмотки якоря равно

где N - число эффективных проводников обмотки якоря; 2а - число параллельных ветвей, -Среднее значение ЭДС, индуктируемой в одном проводнике обмотки якоря.

Подставив в выражение дляEа, получим

или где

10.Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения.

В данном двигателе обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткой якоря, поэтому магнитный поток Ф в нем зависит от тока нагрузки. При небольших нагрузках магнитная системам машины не насыщена и зависимость магнитного потока от тока нагрузки прямо пропорциональна, т.е._. В этом случае электромагнитный момент двигателя равен , частота вращения. Таким образом, вращающий момент двигателя при насыщенном состоянии магнитной системы пропорционален квадрату тока якоря, а частота вращения обратно пропорциональна этому току. Это изображено на рабочих характеристиках.

Рабочие характеристики. У двигателей параллельного возбуждения увеличение мощности на валу Р₂ сопровождается примерно линейным увеличением Ia и незначительным уменьшением потока полюсов ,что отражается на закономерностях измененияи. Изменения М иn при возрастании Р₂ оказываются более значительными. Электромагнитный М момент увеличивается с ростом Р₂ примерно по закону параболы, а n- уменьшается примерно по закону гиперболы. Характер изменения свидетельствует о том, что у двигателей последовательного возбуждения не могут быть реализованы режимы холостого хода и очень малых нагрузок из-за чрезмерного возрастания частоты вращения. Это является особенностью рабочих характеристик двигателей этого типа, которую необходимо учитывать при эксплуатации.

Механические и скоростные характеристики. При наличии в цепи якоря регулировочного сопротивления R_ра скоростные и механические характеристики примут вид: и,соответственно.

Из графика видно, что при малых I_a частота вращения двигателя становится недостаточно большой. Поэтому работа двигателей последовательного возбуждения на холостом ходу не допускается. Минимально допустимая нагрузка составляет Р₂=(0,2-0,25)Р_н. Пунктиром на графике показана характеристика для ненасыщенной магнитной системы.

Следует отметить, что двигатели последовательного возбуждения развивают значительно больший пусковой момент, чем двигатели параллельного возбуждения при тех же допустимых значениях пускового тока. Кроме того, у двигателей параллельного возбуждения , а у двигателей последовательного возбуждения. Поэтому у двигателей параллельного возбуждения, а у двигателей последовательного возбуждения. Таким образом у двигателей последовательного возбуждения при изменении момента нагрузки в широких пределах мощность изменяется в меньших пределах, чем у двигателей параллельного возбуждения. Поэтому для двигателей последовательного возбуждения менее опасны перегрузки по моменту. В связи с этим двигатели последовательного возбуждения имеют существенные преимущества в случае тяжелых условий пуска и изменения момента нагрузки в широких пределах. Они широко применяются для электрической тяги и в подъемно-транспортных установках.