Материал: 1824

Щеточно-коллекторное устройство осуществляет скользящий контакт обмотки якоря с внешней цепью. При вращении якоря по коллектору скользят две графитовые щетки (см. рис. 78), установленные в специальные обоймы щеткодержателей диаметрально противоположно. Щетки прижимаются к коллектору спиральными или пластинчатыми пружинами. Щеткодержатели крепятся к траверсе, которую вместе со щетками можно поворачивать относительно индуктора на некоторый угол

вту или иную сторону.

5.2.Принцип действия машин постоянного тока

вразличных режимах работы

5.2.1.Режим двигателя

Принцип действия двигателей постоянного тока основан на возникновении механической силы, действующей на проводник с током, помещенный в магнитное поле.

При поданном на обмотки якоря и возбуждения напряжении по этим обмоткам протекает ток. Ток обмотки возбуждения создает магнитное поле машины (магнитный поток Ф). Взаимодействие тока якоря Iя с этим магнитным полем приводит к возникновению вращающего момента

где См – постоянный коэффициент по моменту, зависящий от конструкции машины.

При вращении якоря в магнитном поле в обмотке якоря наводится ЭДС

где Се – постоянный коэффициент по ЭДС, зависящий от конструкции машины; Ф – магнитный поток; n – частота вращения якоря.

В режиме двигателя эта ЭДС направлена противоположно по отношению к приложенному напряжению (противо-ЭДС). Поэтому уравнение электрического состояния цепи якоря имеет вид

где Rя – сопротивление якоря.

Из уравнения (191) видно, что ток якоря зависит не только от напряжения, но и от ЭДС. В режиме двигателя Uя>Е.

5.2.2. Режим генератора

Для получения режима генератора необходимо привести во вращение якорь машины постоянного тока. При вращении якоря в магнитном поле в обмотке якоря наводится ЭДС

Е=СеФn. (192)

Магнитный поток Ф зависит от величины тока возбуждения Iв. При подключении к обмотке якоря нагрузки напряжение на выходе генератора всегда меньше ЭДС якоря на величину падения напряжения в самом якоре

IяRя.

Уравнение электрического состояния цепи якоря в режиме генератора имеет вид

U=E–IяRя. (193)

Взаимодействие тока якоря с магнитным полем машины приводит к появлению электромагнитного момента, который в режиме генератора будет тормозным.

5.3.Реакция якоря

Сувеличением электрической нагрузки на генератор и механической нагрузки на двигатель возрастает ток якоря.

Реакция якоря – это воздействие тока якоря на систему возбуждения машины. При этом происходит искажение магнитного поля машины, проявляющееся обычно в уменьшении магнитного потока машины Ф.

Действие реакции якоря обуславливает необходимость увеличения тока возбуждения с ростом нагрузки для того, чтобы поддерживать неизменным магнитный поток машины Ф.

Для уменьшения реакции якоря машины постоянного тока снабжаются дополнительными полюсами, которые устанавливаются на станине машины по линии геометрической нейтрали. Обмотки дополнительных полюсов соединяются через щетки последовательно с обмоткой якоря так, чтобы направление вектора напряженности магнитного поля от дополнительных полюсов было противоположно направлению вектора напряженности магнитного поля, возникающего из-за реакции якоря. Тем самым компенсируется действие реакции якоря.

Так как магнитное поле дополнительных полюсов создается током якоря, компенсация реакции якоря происходит автоматически при любых нагрузках машины.

1) n=n0, М=0; 2) n=nн, М=Мн.

Мн

Рис. 84. Графики механических характеристик двигателя при введении в цепь якоря добавочных сопротивлений

При введении в цепь якоря добавочных сопротивлений увеличивается наклон механических характеристик (рис. 84). Такие характеристики называются искусственными или реостатными в отличие от естественной механической характеристики, для которой Rд=0. Следует отметить, что добавочное сопротивление обычно состоит из гирлянды последовательно соединенных сопротивлений и поэтому может изменяться только ступенчато.