Электродвигатель постоянного тока: устройство, работа, применение

Работа рассматриваемого в этой статье агрегата целиком зависит от явления электромагнитной индукции. Это основной принцип работы электродвигателя постоянного тока. Общеизвестно, что на проводник с проходящим по нему током помещённый в зону магнитного поля, оказывает действие сила, которую можно определить в соответствии с Правилом левой руки: F=B*I*L, где I —электрический ток, B — индукция поля- L – расчётная длина. Пересекая магнитные силовые линии, проводник приобретает электродвижущую силу, которая по отношению к течению тока направлена против него, а называется обратной или противодействующей. Электродвигатель постоянного тока перерабатывает мощность в механический вид энергии, но также частично тратит её на нагревание.

При поверхностном рассмотрении механического устройства агрегата можно заметить следующее: состав электродвигателя постоянного тока относительно прост, он представлен индуктором и якорем, которые изолированы воздушным зазором.

Индуктор создаёт неподвижное магнитное поле машины и, в свою очередь, состоит из станины, полюсов (главных и добавочных). На станине крепятся полюса, а сама подложка участвует в магнитной цепи установки. Главные полюса содержат обмотки возбуждения, создающие магнитное поле, а добавочные - катушку для улучшения соединения.

Видео: Двигатель постоянного тока принцип работы (видео 2)

Электродвигатель постоянного тока оснащён якорем из отдельных листов, проволочной катушки и коллектора (насаженный на вал цилиндр из медных пластин). Съём тока осуществляется при помощи щёток. Они закреплены и удерживаются в определённом положении, что обеспечивает требуемую силу нажатия на поверхность коллектора.

Во время работы электродвигатель постоянного тока перемещает щётки по поверхности обращающегося коллектора таким способом, что они постоянно переходят от одной пластины на другую. Так переключаются параллельные секции катушки якоря и ток в них меняется. Процесс, а также явления, связанные с ним, называют коммутацией. ЭДС вызывает дополнительный ток, который оказывает неравномерное распределение плотности энергии на поверхности щёток. Именно это и есть основная причина искрения коллектора (по интенсивности этого явления оценивается качество коммутации и определяется градация её степеней).

Видео: Двигатель постоянного тока (часть 1)

Электродвигатель постоянного тока способен претерпевать возбуждение - создание в нём магнитного поля, необходимого в работе устройства. Они делятся на четыре группы (по способу возбуждения):

• Независимое, у которого обмотка питается от стороннего источника постоянного тока.
• Параллельное - обмотка включается параллельно источнику катушки якоря.
• Последовательное - включена последовательно.
• Смешанный тип (с последовательной и параллельной катушками возбуждения).

В первый момент пуска якорь неподвижен и напряжение в нем равно нулю. Сопротивление невелико, поэтому начальный ток может в 10-20 раз превышать номинальный. Для обеспечения плавности пуска применяют ступенчатый реостат, величина сопротивления которого избирается по возможному пусковому току двигателя.