Глава 1. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА. ФИЗИКА ОСНОВНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ
Принцип действия машин постоянного тока
Электрическими машинами называются устройства, предназначенные для преобразования механической энергии вращения в электрическую (генератор) и наоборот, электрической энергии в механическую (двигатель). Работа электрической машины основана на единстве законов электромагнитной индукции и электромагнитных сил.
Рисунок 1.1 – К принципу действия машины постоянного тока
При вращении якоря в соответствии с законом электромагнитной индукции в проводниках витка ab и cd при пересечении ими магнитного поля индуктируется ЭДС, равная
где ν – линейная скорость движения проводника относительно магнитного поля; B – индукция магнитного поля; – длина активной части проводника. Направление ЭДС в проводниках ab и cd определяется по правилу правой руки. По контуру abcd эти ЭДС складываются и, так как верхний и нижний проводники находятся в одинаковых магнитных условиях, ЭДС витка равна
Характер изменения во времени ЭДС в проводнике при вращении определяется характером распределения индукции В в зазоре. Распределение индукции В по окружности якоря неравномерное, так как магнитное сопротивление Rµ магнитному потоку различное. Под полюсами индукция В имеет максимальное значение, в промежутке между полюсами она уменьшается, достигая на линии qq нулевого значения (рисунок 1.2,а). Линия dd, проходящая через центр якоря по середине полюсов, называется продольной осью машины, а линия qq, проходящая через центр якоря посредине между полюсами - поперечной. Поперечную ось также называют геометрической нейтралью. Часть окружности якоря, приходящуюся на один полюс, называют полюсным делением и обозначают τ. Рисунок 1.2 – Распределенние магнитной индукции в зазоре машины Постоянного тока При вращении якоря через каждые полоборота проводники ab и cd оказываются в поле противоположных полюсов, поэтому направление ЭДС в них меняется на противоположное. Таким образом, при вращении якоря в витке индуктируется переменная ЭДС. Для получения во внешней цепи постоянного тока устанавливают специальный переключатель, называемый коллектором.
Рассмотрим работу данной системы в режиме двигателя. Если к щеткам приложить напряжение от внешнего источника электроэнергии, то в витке потечёт ток. Согласно закону электромагнитных сил на каждую сторону витка действует сила .(1.3) Эта сила создает вращающий момент, действующий на виток и равный (1.4) где Да – диаметр якоря. Под действием совокупности моментов якорь начинает вращаться, преодолевая момент сопротивления на валу. После прохождения сторонами витка линии геометрической нейтрали они попадают в зону полюса противоположной полярности и в это же время в них изменяется и направление тока, что осуществляется с помощью коллектора. В результате направление момента остается прежним, и якорь продолжает вращаться в том же направлении. В этом случае коллектор выполняет роль инвертора – преобразователя постоянного тока в переменный.
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|