Принцип действия электрической машины постоянного тока.

Действие магнитного поля на проводник с током.

Через магнитное поле перпендикулярно к его силовым линиям проходит прямолинейный проводник, по которому протекает постоянный электрический ток. Магнитное поле оказывает механическое воздействие на проводник. Направление силы, действующей на проводник, определяется по правилу левой руки: если поместить левую руку (рис. 42.) в магнитном поле так, чтобы магнитные силовые линии входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца показывали направление тока в проводнике, то отогнутый большой палец покажет направление действия силы.

Величина этой силы пропорциональна интенсивности магнитного поля, току, протекающему по проводнику, и длине участка проводника, находящегося в магнитном поле.

Формула относится к тому случаю, когда провод расположен перпендикулярно к магнитным силовым линиям, для другого положения Формула имеет вид: F=B*l*L*sin α, где α угол между проводником с током и направлением магнитных силовых линий. При α=90° сила - наибольшая, при α=0° и сила F равна нулю.

Принцип действия электродвигателя постоянного тока.

На механическом взаимодействии между магнитным полем и проводником с током основан принцип действия электродвигателей машин, преобразующих электрическую энергию в механическую. Устройство электродвигателя постоянного тока представлено на рисунке 43. Корпус электродвигателя представляет собой электромагнит, в магнитном поле которого вращается на валу стальной барабан, называемый якорем. На нем размещены проводники, через которые от другого источника пропускается постоянный электрический ток. (Проводники показаны кружочками). В верхней половине проводников ток идет от нас, в нижней - к нам. Применив правило левой руки, можно убедиться, что проводники как в верхней, так и в нижней частях якоря испытывают механические усилия, заставляющие якорь поворачиваться против часовой стрелки.

Электромагнитная индукция.

Наравне с механическим воздействием магнитного поля на проводник с током важнейшее значение в электротехнике имеет электромагнитная индукция - наведение, индуктирование магнитным полем в проводниках электродвижущей силы.

В равномерное магнитное поле между полюсами электромагнита помещен прямолинейный проводник, расположенный перпендикулярно к магнитным силовым линиям (рис. 44.). Проводнику сообщают движение вверх так, чтобы он пересекал магнитные силовые линии поля. В проводнике возникает электродвижущая сила, направление которой определяется по правилу правой руки. Правая рука помещается в магнитном поле так, чтобы магнитные силовые линии входили в ладонь, а отогнутый большой палец показывал направление движения проводника, тогда вытянутые четыре пальца покажут направление наведенной электродвижущей силы.

Если концы проводника присоединить к нагрузке, то в образованной замкнутой цепи будет протекать электрический ток в направлении наведенной ЭДС.

Величина наведенной электродвижущей силы пропорциональна магнитной индукции, длине участка проводника, находящегося в магнитном поле, и скорости передвижения проводника.

Формула относится к тому случаю, когда проводник пересекает магнитные силовые линии под углом 90°, для всякого другого направления она имеет следующий вид: E= B*l*V*sin α

Принцип действия электрического генератора постоянного тока.

На явлении электромагнитной индукции основан принцип действия электрического генератора постоянного тока - вращающейся машины, преобразующей механическую энергию, в электрическую. Устройство генератора постоянного тока аналогично устройству электродвигателя постоянного тока (рис. 43.). Корпус генератор представляет собой электромагнит, между полюсами которого в равномерном магнитном поле от того или иного механизма вращается якорь генератора с расположенными на нем проводниками. Проводники, при вращении якоря, пересекают силовые линии магнитного поля, и в них наводится ЭДС, направление которой определяется по правилу правой руки. В верхней части якоря ЭДС направлена от нас, в нижней - направлена к нам.

Коллектор.

Неотъемлемой частью машины постоянного тока является коллектор, представляющий собой кольцевой цилиндр, составленный из отдельных медных пластин, изолированных друг от друга и от вала якоря. По коллектору при его вращении скользят неподвижные щетки, с помощью которых поддерживается электрический контакт между вращающейся обмоткой (проводниками) и неподвижными проводниками, идущими от внешней сети.

Коллектор в двигателе постоянного тока меняет периодически направление тока в якоре для того, чтобы сохранялось постоянное направление вращения якоря. В генераторе коллектор служит для выпрямления вырабатываемой синусоидальной ЭДС.

Машина постоянного тока обратима, т.е. может работать в качестве генератора или двигателя.