Число пазовых проводников машины постоянного тока

(8.8)

Напряжение постоянного тока для цепи якоря генератора

(8.9)

где S R – суммарное сопротивление всех участков цепи якоря: обмотки якоря, обмотки добавочных полюсов, компенсационной обмотки, последовательной обмотки и переходного щеточного контакта.

Электромагнитная мощность генератора постоянного тока, с учетом (8.9)

(8.10)

где Р₂ – полезная электрическая мощность генератора, т.е. мощность, отдаваемая генератором в нагрузку; Р_П – мощность потерь на нагрев обмоток и щеточных контактов в цепи якоря.

В машинах постоянного тока имеют место магнитные, электрические, механические (составляющие основную группу потерь) и добавочные потери.

Магнитные потери Р_М происходят только в сердечнике якоря. Величина магнитных потерь, состоящих из потерь от гистерезиса и потерь от вихревых токов, зависит от частоты перемагничивания, значений магнитной индукции, толщины и магнитных свойств электротехнической стали.

Электрические потери Р_Э обусловлены нагревом обмоток и щеточного контакта

(8.11)

где Р_В = U_В I_В – потери в цепи возбуждения; - потери в обмотках цепи якоря; Р_Щ = DU_Щ I_а – потери в контакте щеток.

Механические потери Р_мех машины постоянного тока

(8.12)

где потери от трения щеток о коллектор (Вт), где коэффициент трения щеток о коллектор, S_Щ – поверхность соприкосновения всех щеток о коллектор (м²), удельное давление на щетки (Н / м²), окружная скорость коллектора (м / с) диаметром D_К (м); Р_под – потери от трения в подшипниках, (Вт); Р_вен – потери на вентиляцию, (Вт).

Добавочные потери Р_Д – трудно учитываемые потери. Эти потери складываются из потерь от вихревых токов в меди обмоток, в стали якоря из-за неравномерного распределения индукции и др. Как правило, добавочные потери Р_Д принимают равными 1% от полезной мощности для генераторов или 1% от подводимой мощности для двигателя.

Суммарная мощность вышеперечисленных потерь

(8.13)

Мощность на входе машины постоянного тока (подводимая мощность):

для генератора (механическая мощность)

(8.14)

где М₁ – вращающий момент приводного двигателя, ;

для двигателя (электрическая мощность)

(8.15)

Мощность на выходе машины (полезная мощность):

для генератора (электрическая мощность)

(8.16)

для двигателя (механическая мощность)

(8.17)

где М₂ – вращающий момент на валу электрической машины, .

КПД электрической машины представляет собой отношение мощности отдаваемой (полезной) Р₂ к подводимой (потребляемой) Р₁

(8.18)

КПД машины постоянного тока:

для генератора

(8.19)

для двигателя

(8.20)

ВЫВОДЫ. Принцип работы электрических машин основан на явлении электромагнитной индукции (при движении проводника в магнитном поле через него протекает ток). Важной особенностью работы электрических машин является также их обратимость.

Особенностью конструкции машин постоянного тока является наличие щеточно-коллекторного узла предназначенного для преобразования переменного тока в постоянный (генераторный режим) или постоянного в переменный (двигательный режим).

Основное преимущество машин постоянного тока это несложные конструктивные решения регуляторов частоты вращения якоря и хорошие пусковые характеристики. Однако наличие щеточно-коллекторного узла понижает КПД, надежность и ресурс работы электрических машин постоянного тока.