ГЛАВА VIII. ДВИГУНИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ. § 8.1. Загальні положення

ГЛАВА VIII
ДВИГУНИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ
§ 8.1. Загальні положення
Для перетворення в машині постійного струму електричної енергії в механічну потрібно через якір і обмотку збудження її пропустити струм від якого-небудь джерела цієї енергії. У цьому випадку машина буде працювати електродвигуном. Обертання якоря двигуна обумовлюється взаємодією струму в обмотці якоря з магнітним полем полюсів. Ця взаємодія у генератора утворює гальмуючий електромагнітний момент, що переборюється обертаючим моментом з'єднаного з ним приводного двигуна; у двигуна воно дає електромагнітний обертаючий момент, який переборює навантажувальний момент на валу. Отже, якщо в генератора й двигуна струми в якорях і обмотках збудження полюсів будуть мати відповідно однаковий напрямок, то напрямки обертання їх прямо протилежні. Щоб змінити напрямок обертання якоря двигуна, необхідно змінити напрямок струму або в якорі, або в обмотці збудження полюсів. При одночасній зміні напрямку струму й у якорі й у полюсах напрямок обертання двигуна не зміниться.
При обертанні якоря двигуна в магнітному полі в його обмотці индукується е.р.с., яка спрямована протилежно струму в якорі, а отже, і напрузі на щітках. Через це її називають зазвичай проти е.р.с. Напруга на щітках U повинна врівноважувати цю е.р.с. Е і спадання напруги І2r2 в омічному опорі обмотки якоря й перехідному опорі контактів щіток і колектора. Ці співвідношення представляються в наступному вигляді:
для генератора

для двигуна

Споживаний двигуном струм від джерела визначається відношенням невеликої різниці між прикладеною напругою U і проти-е.р.с. Е якоря до опору r2 ланцюга якоря. Причому, відповідно до рівняння (4.2), ця е.р.с. пропорційна швидкості обертання якоря п. Вона служить регулятором споживаного струму двигуном: зі збільшенням механічного навантаження на його валу швидкість обертання якоря зменшується і з нею зменшується проти-е.р.с., а струм якоря зростає відповідно до рівняння І2 = (U — Е)r2. При зменшенні навантаження на валу двигуна відбувається зворотне явище.

Обертаючий момент двигуна постійного струму одержується внаслідок взаємодії струму якоря з полем полюсів (рис. 8.1). Напрямок механічної сили від цієї взаємодії на рис. 8.1. визначається правилом лівої руки. Якщо струм у провіднику якоря іa (A), активна довжина провідника l0 (см) і індукція в повітряному проміжку під полюсом Вδ (Т), те сила (Н), яка діє на провідник,

Механічна сила, що діє на всі активні провідники під всіма однойменними полюсами,

Електромагнітний обертаючий момент (Н∙м або Дж) двигуна, згідно рис. 8.1.

де Фδ = Вδb010∙10-4 виражений у Вб, Вδ — у Т; bо і l0 — у см.
Оскільки по (4.2) проти-е.р.с. якоря Е = (рп/60)(N2/а) Фδ, то, виражаючи в рівнянні (8.4) магнітне поле Фδ через е.р.с. якоря, одержимо іншу формулу для електромагнітного моменту двигуна (Н∙см):

де ω = 2πn/60 — кутова швидкість обертання якоря, рад/с.