3.1.3. Режим двигателя.

Рассмотрим работу секции якоря в режиме двигателя (рис.3.3). При подключении коллектора к источнику напряжения в секции протекает ток и возникает вращающая сила. Из-за малого сопротивления обмотки секцииR_i ток в момент пуска большая (и большая сила) и при отсутствии вращения (заклинивание двигателя) обмотка якоря может сгореть. Однако при вращении якоря в нем возникает противо ЭДС . Ток в якоре существенно уменьшается. При этом, а скорость вращенияи при постоянном магнитном поле В мало зависит от нагрузки.

Рис. 3.3. Односекционная обмотка якоря при работе в режиме двигателя.

Если скорость вращения принудительно увеличить, например, при съезде транспорта с горки, так что , то ток в якоре изменит направление, двигатель перейдет в режим генератора и будет отдавать мощность во внешнюю цепь. При этом механическая силастанет тормозящей (рекуперативное торможение).

3.1.4. Внешние характеристики генераторов и двигателей.

Внешними характеристиками генератора является зависимость напряжения генерации от нагрузочного тока. Для двигателя – это зависимость числа оборотов двигателя от крутящего момента.

Внешние характеристики зависят от типа подключения обмотки возбуждения (рис.3.4):

1. Независимое возбуждение, когда обмотка возбуждения подключается от независимого источника питания, либо используются постоянные магниты.

2. Параллельное возбуждение, когда обмотка возбуждения подключена параллельно якорю (шунтовое возбуждение).

3. Последовательное возбуждение – при последовательном подключении обмотки возбуждения и якоря (сериесное возбуждение).

4. Смешанное (компаундное) возбуждение, когда часть обмотки возбуждения подключена последовательно, а часть параллельно якорю.

5. Смешанное встречное, когда основным является параллельное возбуждение, а последовательная часть катушки возбуждения создает противоположный магнитный поток.

Рис.3.4. Внешние характеристики при разных подключениях обмотки возбуждения:

а) генератора; б) двигателя.

Для генератора важно независимость напряжения от нагрузки, поэтому чаще всего применяют смешанное (компаундное) возбуждение. Встречное возбуждение применяется в сварочных генераторах, когда ограничивается ток короткого замыкания.

Для двигателей при требовании постоянства числа оборотов применяют параллельное возбуждение, а при требовании преодоления больших нагрузок (транспорт) применяют последовательное или смешанное возбуждение.

Общим недостатком электрических машин постоянного тока является искрение и износ коллектора. Преимуществом является легкая регулировка напряжения генератора и числа оборотов двигателя изменением тока в слаботочной обмотке возбуждения.

3.1.5. Коллекторные двигатели переменного тока.

Одновременная смена знака на обмотке возбуждения и на якоре не изменяет направление движущей силы , т.к. одновременно меняют знак и ток и магнитное поле. Поэтому двигатели постоянного тока могут работать и от сети синусоидального напряжения. Однако из-за переменного магнитного поля станина статора для уменьшения потерь на вихревые токи должна изготавливаться из изолированных пластин электротехнической стали как и полюсные наконечники. Дополнительными недостатками являются отставание по фазе магнитного поля от тока в якоре за счет потерь в стали и появление трансформационной ЭДС в якоре, сдвинутой на 90⁰_, наводимой переменным магнитным потоком возбуждения. Это усложняет коммутацию, что увеличивает искрение на коллекторе.

Чаще всего коллекторные двигатели переменного тока применяют в бытовых приборах и устройствах автоматики.