8.2. Работа мпт в режиме генератора.

Рассмотрим упрощенную конструкцию МПТ.

С полукольцами контактируют неподвижные щетки. Между полюсными наконечниками N и S создается маг.поле(вектор магнитной индукции B). В поле располагается обмотка ротора – виток. Концы витка соединены с двумя полукольцами, образующими коллектор. Кольца изолированы друг от друга. С коллектором контактируют неподвижные щетки Щ.

К щеткам подключен приемник R_Н. Пусть виток принудительно вращается в маг.поле с частотой n. В соответствии с законом эл-маг.индукции в проводнике индуцируется ЭДС. Определим напрвления ЭДС в верхнем и нижнем проводнике. Воспользуемся правилом правой руки.

e=e₁+e₂

Под действием ЭДС через приемник R_H, подключенный к коллекторно-щеточному узлу, потечет ток. При повороте витка на 180 направления ЭДС в проводниках изменятся на обратное, но полярность напряжения на щетках, а значит и направления тока останутся неизменными (благодаря коолектору).

Величина индуцированной ЭДС

E=C_EnФ, где C_E – конструктивный коэффициент ЭДС (=const);

n – частота вращения витка(ротора);

Ф – магнитный поток.

Ф зависит от тока возбуждения I_В, поэтому E легко изменять, меняя I_В.

E=f(I_В) – характеристика холостого хода трансформатора.

Составим эквивалентную схему замещения нашего генератора.

Составим уравнение электрического состояния

U=E - I_ЯR_Я

Из выражения видно, что U на зажимах генератора зависит от тока нагрузки.

U=f(I_Я) – внешняя характеристика генератора.

Это для независимого возбуждения.

Внешняя характеристика U=F(I) (параллельного возбуждения) ГПВ снимается при

Rв=const и n=const, те без регулирования в цепи возбуждения, при естественных условиях работы.

При вращении обмотки с током в маг.поле на проводники будет действовать эл-маг. Сила. Определим направление сил, действующих на проводники (правило левой руки). Возникающая пара сил F₁ и F₂ создает момент, препятствующий вращению проводника. На преодоление этого момента и расходуется мех.энергия устройства, которое вращает виток.

M_T=C_MIФ, где I – ток рабочей обмотки;

C_M – конструктивный коэффициент момента.

8.3. Работа машины постоянного тока в режиме двигателя.

Такое же устройство может работать в режиме двигателя, если на рабочую обмотку подать напряжение постоянного тока. Под действием приложенного напряжения по витку через щетки и коллектор потечет ток I. Очевидно на виток будет действовать ЭДС. Определим направление сил, действующих на верхний и нижний проводники.

Пара сил F₁ и F₂ создаст вращающий момент. При повороте витка на 180 направление сил, действующих на верхние и нижние проводники, благодаря коллектору не изменится.

Виток будет вращаться непрерывно.

M_ВР=C_MIФ

Известно, что при вращении проводника в маг.поле в нем индуцируется ЭДС. Из рис. видно, что индуцированная ЭДС направлена навстречу току – это противоЭДС.

E=C_EnФ

Составим уравнение электрич. состояния:

U=E+I_ЯR_Я