Раздел 1. Электрические машины постоянного тока. Тема 1.2. Устройство, принцип работы электрической машины постоянного тока.
Электрическая машина состоит из двух основных частей: неподвижного статора 1 и вращающегося ротора 2. Кроме того, каждая эл. машина имеет, как минимум, две обмотки: обмотку якоря ОЯ и обмотку возбуждения ОВ. Обмотка якоря соединяется с источником или потребителем электрической энергии. По этой обмотке протекает ток якоря I, и в ней происходит преобразование электрической энергии в механическую и наоборот.
По обмотке возбуждения протекает ток возбуждения i ,создающий основной магнитный поток машины Ф. В машинах постоянного тока обмотка якоря размещается в пазах ротора, а обмотка возбуждения - на главных полюсах статора.
Рис.1.1. Электромагнитные схемы электрических машин машина постоянного тока:
Принцип действия генератора и электродвигателя. Обратимость эл. Машин.
Рис.1.2. Принцип обратимости электрических машин:
а– генератор; б– двигатель
Действие двигателя постоянного тока основано на использовании явления возникновения электромагнитных сил в соответствии с законом Ампера, а действие генератора постоянного или переменного тока основано на использовании электромагнитных сил в соответствии с законом Фарадея (Максвелла).
Предположим, что к проводнику генератора, находящемуся в магнитном поле Ф, приложена механическая сила Fmex, под действием которой проводник перемещается вправо. При этом в проводнике возникает индуцированная ЭДС, направление которой согласно правилу правой руки будет «от нас». Поскольку цепь проводника замкнута, то по нему под действием ЭДС потечет ток I.
В результате возникновения магнитного поля вокруг проводника с током и взаимодействия его с основным магнитным полем возникает электромагнитная сила F эл.м, приложенная к проводнику, направление действия которой согласно правилу левой руки будет влево, как это имеет место при работе двигателя.
Если по проводнику двигателя протекает ток в направлении «к нам», то на него действует электромагнитная сила F эл.м, направленная согласно правилу левой руки вправо. Вследствие перемещения проводника под действием этой силы в проводнике наводится ЭДС, как это имеет место при работе генератора.
Направление данной ЭДС согласно правилу правой руки будет противоположно направлению тока в проводнике, поэтому в двигателях ее называют противо-ЭДС. Условно можно считать, что под действием противо-ЭДС в проводнике появляется противоток, взаимодействие которого с основным магнитным потоком вызывает появление силы, совпадающей с направлением силы Fмех, (фактически в двигателе эта сила создается сопротивлением вращаемого механизма).
Из изложенного следует так называемый принцип обратимости электрических машин: Любой генератор может работать двигателем, а любой двигатель может работать генератором.
Тема 1.3. Обмотки якорей машин постоянного тока
Обмотки якорей машин постоянного тока можно подразделить на три вида:
петлевые (параллельные) — простые и сложные;
волновые (последовательные) — простые и сложные;
комбинированные (параллельно-последовательные).
Обмотки могут быть правоходовыми или левоходовыми в зависимости от направления движения при обходе проводов обмотки; однократно замкнутыми или многократно замкнутыми — в зависимости от количества самостоятельно замкнутых частей в обмотке; однослойными или двухслойными, катушечными или стержневыми — в зависимости от конструктивного выполнения обмотки. Схемы обмоток якорей обычно представляются в предположении, что цилиндрическая поверхность якоря разрезается вдоль оси машины в любом месте и разворачивается на плоскость. При этом изображаются все провода обмотки, магнитные полюса машины, пластины коллектора, щетки и направления токов в проводах обмотки.
Рис 1.3. Схема построения простой правоходовой петлевой обмотки якоря. Н – начало провода: К – конец провода: ПП – последний провод.