| Если проволочную рамку прямоугольной формы поместить между полюсами магнита и её концы подключить к источнику тока, то рамка повернётся. Появился момент вращения. Наблюдаем преобразование электрической энергии в механическую работу. |
Явление перемещения проводника с током в магнитном поле есть физическая основа устройства и работы электродвигателей постоянного тока.
Электромагнитная индукция.
Если проводник поместить в магнитном поле и двигать его (с помощью какой-либо механической силы) так чтобы он пересекал силовые линии магнитного поля, то в проводнике появится электродвижущая сила, т.е. произойдёт разделение зарядов и на конце проводника появится разность потенциалов.
Если к концам проводника подключить потребитель, то к потребителю потечёт ток. Это явление называется - принципом электромагнитной индукции.
В проводнике появится индукционный ток и ЭДС - индукции. Направление ЭДС – индукции и индукционного тока определяется правилом правой руки.
| Правило правой руки Если расположить правую руку так, чтобы магнитные силовые линии магнитного поля постоянного магнита входили в ладонь и отогнутый большой палец показывал направление принудительного перемещения проводника в магнитном поле, то четыре вытянутых пальца покажут направление возникшего в проводнике индукционного тока. |
| Физический принцип действия электрической машины постоянного тока как генератора основан на явлении возникновения ЭДС индукции в рамке из проводника при принудительном вращении её в магнитном поле. В проводнике, помещённом в магнитное поле, произошло преобразование механической энергии в электрическую энергию. |
Примечание: ИНДУКЦИЯ [лат. < induction – возбуждение] – возбуждение электрического тока в каком-либо проводнике или изменение вокруг него магнитного поля
Устройство двигателя и генератора.
Электрические машины — это электромеханические преобразователи, в которых осуществляется преобразование электрической энергии в механическую энергию, или преобразование механической энергии в электрическую энергию.
Устройство двигателя и генератора постоянного тока одинаково. Особенностью электрических машин постоянного тока является свойство, которое называется обратимостью электрических машин, т. е. возможность использования машины как в качестве электродвигателя (преобразование электрической энергии в механическую), так и в качестве генератора (преобразование механической работы в электрическую энергию).
У любой электрической машины постоянного тока есть две основные части: корпус и якорь.
- Корпус электрической машины. Корпус представляет собой стальную трубу, на которой закреплены стальные сердечники с надетыми на них катушками (электромагниты). Электромагниты предназначены для создания магнитного поля в электрической машине и называются полюсами. Корпус является магнитопроводом. Катушки электромагнитов носят название обмотки возбуждения. В электрических схемах изображаются специальными обозначениями только обмотки возбуждения.
- Якорь электрической машины представляет собой систему проводников, уложенных в пазы стального вала. При подаче электрического тока в проводники они начинают перемещаться в магнитном поле, за счет чего происходит вращение якоря. Якорь – подвижная часть электрической машины. Проводники, уложенные в пазы стального вала носят название обмотка якоря.
Двигатель
1) Корпус – создаёт магнитное поле в машине.
В схеме - 
2) Якорь – система проводников в магнитном поле - вращается, если по нему потечёт ток.
В схеме - 
Чтобы машина постоянного тока работала в режиме двигателя нужно на обмотку якоря
и в обмотки возбуждения подать электрический ток.
| Генератор
1) Корпус – создаёт магнитное поле в машине.
В схеме -
2) Якорь – система проводников в магнитном поле – вырабатывает ЭДС (Е), если его принудительно вращать.
В схеме -
Чтобы машина постоянного тока работала в режиме генератора необходимо подать электрический ток в обмотки возбуждения, а якорь вращать с помощью механической силы, и тогда в обмотках якоря появиться ЭДС индукции.
|
Тема № 4. Способы возбуждение электрических машин.
Лекция 2 часа.
|
Последовательное возбуждение
|
Параллельное возбуждение.
 При параллельном возбуждении обмотка возбуждения включается параллельно якорю двигателя. Обмотки возбуждения, включенные параллельно, называются шунтовыми обмотками.
| ||
|
1.
n – скорость вращения вала n – скорость изменяется в широких приделах.
|
1.
n - скорость почти не зависит от нагрузки.
| ||
|
2.
М – вращающий момент
Двигатели последовательного возбуждения используются на электротранспорте в качестве тяговых т.к. обеспечивают широкий диапазон регулирования скорости.
|
2.
 М~ I
Двигатели параллельного возбуждения используются там, где необходима постоянная скорость вращения (привод станков, насосы и т.д.)
| ||
|
| |||
При последовательном возбуждении обмотка возбуждения включается последовательно с якорем двигателя. Обмотки возбуждения, включенные последовательно, называются сериесными обмотками.
М ~ I 2 якоряНа подвижном составе в качестве тяговых двигателей применяются двигатели смешанного возбуждения.
У такого двигателя есть:
- одна обмотка якоря
- две обмотки возбуждения: последовательная (сериесная) и параллельная (шунтовая).
Шунтовая обмотка необходима для возбуждения тягового двигателя работающего в генераторном режиме при электродинамическом торможении.
Тема № 5. Противо ЭДС двигателя.
Чтобы машина работала двигателем необходимо подать ток на обмотку якорь и на обмотки возбуждения, тогда якорь начнёт ↻ вращаться (правило N левой руки).
При вращении якоря, его обмотка пересекает силовые линии магнитного поля обмоток возбуждения. По этому в ней, по закону электромагнитной индукции (см. правило I правой руки)
возникает ЭДС индукции.
Направление этой электродвижущей силы будет противоположно приложенному на двигатель напряжению и поэтому она называется – «ПРОТИВО-ЭДС» двигателя.
