Машини постійного струму: принцип дії
Електричні машини - це пристрої для перетворення електричної енергії в енергію механічну (і навпаки). Робота машини постійного струму заснована на законі електромагнітної індукції.
Відео: Як працює двигун постійного струму.
Як правило, ці агрегати використовуються в промисловості для тягових механізмів, таких як підйомні крани і лебідки. Істотним недоліком двигуна є утворення на колекторі нагару від щіток. Щоб уникнути надмірного іскріння, необхідно періодично робити огляд і проводити профілактичні роботи. Пристрій машин постійного струму відрізняється від асинхронних і синхронних двигунів.
Між полюсами, що створюють постійний магнітний потік, розташовується якір, виконаний у вигляді сталевого циліндра. У його пази укладені витки мідного провідника, а кінці провідника з`єднуються з півкільцями, які ізолюються від інших деталей машини - це і є колектор, по якому ковзають щітки. Вони з`єднуються з зовнішньої ланцюгом.
Відео: 30.1 Машини постійного струму.
Так як в витках виникає електрорушійна сила, то якір машини постійного струму починає обертатися при перетині полем його витоків.
В силу того, що магнітна індукція розподіляється по сталевому циліндру нерівномірно, швидкість створюваної ЕРС залежить від щільності струму в зазорах між витками. Таким чином, під полюсами магнітна індукція максимальна, а в центрі якоря (на поздовжньої осі) - дорівнює нулю.
Відео: Електротехніка. Машини постійного струму.
При обертанні якоря машини постійного струму кожні півоберта провідники змінюють полярність, так як потрапляють під вплив протилежних полюсів, отже, і напрямок електрорушійної сили змінюється на протилежне, а якщо ЕРС змінюється за часом і напрямком, то її слід віднести до змінної величини. Щоб в зовнішній ланцюг надходила постійна складова, в пристрій машини постійного струму включений колектор. Це - свого роду перемикач. Нерухомі щітки, які з`єднані із зовнішнім ланцюгом, ковзають по півкільцями, жорстко закріпленим на якорі.
Обертаючись, якір стикається лише з тієї щіткою, яка знаходиться під конкретної полярністю. У той час, коли напрямок електрорушійної сили змінюється, відбувається перемикання кілець, тобто для зовнішньої ланцюга змін в напрямку ЕРС не відбувається. Таким чином, колектор - це такий собі випрямляч, який не дає змінитися генерируемому току.
Відео: Збірка електродвигуна постійного струму
Щоб виключити пульсацію електрорушійної сили, на якорі є витки, які приєднують до парам колекторних пластин. Витки зрушені один від одного на незначний кут, це дозволяє компенсувати спотворення в гармониках і струм надходить в ланцюг без пульсацій.
Якщо машини постійного струму працюють в режимі двигуна, тоді, навпаки, до щіток прикладається напруга. Таким чином, проходячи через колектор, в витках з`являється струм, який створює своє магнітне поле. Взаємодіючи з полем полюсів, якір починає обертатися, однак, в той час, коли напрямок обертання при переході провідників через протилежний полюс мало б змінитися, колектор і раніше перемикає полярність. Таким чином, змінюється напрямок струму і, відповідно, його магнітного поля. В цьому випадку колектор - це інвертор, перетворювач постійного струму в змінний.
