5.3.Електричні машини постійного струму Вступ

Електричні машини, в роботі яких використовується постійний струм, належать до електромашин постійного струму. Електричні машини постійного струму можуть працювати в режимі генератора та двигуна. В режимі генератора машина перетворює підведену до неї механічну енергію в електромагнітну: N_мех → Р_ем (N_мех – механічна потужність, Р_ем – електромагнітна потужність). В режимі двигуна відбувається зворотне перетворення підведеної електричної енергії в механічну: Р_ем → N_мех.

Таким чином, електромашини володіють принципом зворотності, який відрізняється режимом їх використання. Генератор і двигун – це одна і таж машина.

В залежності від конструктивного виконання електромашини постійного струму бувають: колекторні та без колекторні, зі збудженням магнітного поля постійними магнітами або електромагнітами.

5.3.1.Принцип дії машин постійного струму

Робота електричних машин побудована на використанні головних законів електромагнітної техніки. До них належать: закони електромагнітної індукції, електромагнітної сили Ампера та повного струму.

Наведення електрорушійної сили (ЕРС) в генераторі відбувається за законом електромагнітної індукції. Цей закон покладений в основу принципу роботи генератора. Головний зміст закону полягає в тому, що в провіднику, який рухається під дією механічної сили F з магнітному полі з індукцією В, наводиться електрорушійна сила Е. Величина ЕРС визначається за законом електромагнітної індукції (ЕМІ):

,

де l – довжина активної частини провідника, розташованого в магнітному полі, v - лінійна швидкість руху провідника, В – магнітна індукція поля, α – кут між вектором магнітної індукції та вектором швидкості руху провідника.

Закон електромагнітної індукції в векторній формі має наступний вигляд:

.

В екторна форма запису компактна та впорядкована. Вона визначає величину ЕРС та її напрямок. Напрямок ЕРС визначається за правилом правої руки. Відповідно до правила правої руки для визначення напрямку ЕРС необхідно долоню правої руки розташувати в магнітному колі так, щоб магнітні силові лінії входили в долоню, великий палець був направлений за напрямком швидкості руху провідника . В такому положенні чотири пальця правої руки будуть вказувати напрямок ЕРС (рис. 5.28).

Сьогодні електромашинобудівні заводи виготовляють електричні машини постійного струму, призначені для роботи в найрізноманітніших галузях промисловості, тому окремі вузли цих машин можуть мати різну конструкцію, але загальна конструктивна схема цих машин однакова (рис. 5.29). Нерухома частина машин постійного струму називається статором, обертова частина – ротором.

В машинах постійного струму на роторі розташовують обмотку якоря та колектор. Рухому частину машин постійного струму стали називати якорем. Відповідно до закону ЕМІ роль рухомого провідника в нерухомому магнітному полі виконує обмотка якоря. Нерухоме магнітне поле в машинах постійного струму створює обмотка електромагніта, або постійні магніти.