|
Коллекторные электрические машины
обладают свойством обратимости, т.е. они могут работать как в режиме
генератора, так и в режиме двигателя. Если машину постоянного тока подключить к
источнику энергии постоянного тока, то в обмотке возбуждения и в обмотке якоря
машины появляются токи.
Взаимодействие тока якоря с магнитным полем
обмотки возбуждения создает на якоре электромагнитный момент, который является
не тормозящим, как у генератора, а вращающим. Машина будет работать в режиме
двигателя и в ней будет происходить преобразование электрической энергии в
механическую.
На валу двигателя создаются следующие
моменты:
1)
Электромагнитный момент, который
возникает за счет взаимодействия тока обмотки якоря с магнитным полем обмотки
возбуждения:
2)
Момент холостого хода М0, который обусловлен
механическими и магнитными потерями внутри двигателя.
3)
Полезный момент, который создается со
стороны рабочего механизма М2. Сумма М0 и М2
дает статический момент Мст= М0+М2.
При
заданной нагрузке статический момент остается постоянным.
4)
При всяком изменении частоты вращения,
на валу двигателя возникает динамический момент, который равен моменту инерции
тела, умноженному на приращение угловой скорости:
В общем виде уравнение моментов имеет
вид:
М=МСТ
Мд
Знак «+» или «
» определяется характером изменения частоты
вращения (при увеличении частоты вращения: знак «+», при уменьшении знак
По мере разгона двигателя в его
якорной обмотке появляется противо-Э.Д.С., направленная встречно току якоря. Ее
значение определяется формулой:
Ea =
Ce·Ф·n
По 2 закону Кирхгофа напряжение,
подводимое к двигателю, уравновешивается величиной противо-Э.Д.С. и падением
напряжения в цепи якоря:
Умножив обе части уравнения на ток якоря
Iа,
получим уравнение мощности для цепи якоря:
, где
UIa
– полная мощность, взятая от источника;
EaIa
– электрическая мощность двигателя EaIa=Рэм=Мэм·ω;
Ia2
·∑ra
– тепловая мощность.
Из уравнения следует, что с увеличением
нагрузки на вал двигателя, т.е. с увеличением электромагнитного момента,
возрастает мощность в цепи обмотки якоря U·Ia, т.е. мощность на
входе двигателя. Но так как напряжение, подводимое к двигателю, поддерживается
неизменным (U=const), то увеличение нагрузки двигателя
сопровождается ростом тока в обмотке якоря Iа.
Частота вращения двигателя определяется
в соответствии с формулой Э.Д.С. якоря:
Т.е. частота вращения двигателя прямо
пропорциональна напряжению, подводимому к нему, и обратно пропорциональна
магнитному потоку возбуждения.
|