ТЕМА 20
Генератор постійного струму складається із статора, якоря та двох підшипникових щитів.
Якщо по обмотці збудження статора пропустити постійний струм, то утвориться магнітне поле. При обертанні якоря його обмотка буде перетинатися магнітним полем статора і в ній індукуватиметься змінна е. р. с., яка за допомогою колектора і графітних щіток перетвориться на постійну.
Е. р. с. Е, яка індукується в генераторі, прямо пропорційна частоті обертання якоря n і магнітному потоку статора Ф.
Як видно з характеристики холостого ходу, е. р. с. генератора прямо пропорційна струму в обмотці збудження.
Генератори постійного струму бувають із збудженням: незалежним, паралельним, змішаним.
У генераторі з незалежним збудженням струм на обмотку збудження подається від стороннього джерела постійного струму. За допомогою реостата, ввімкненого послідовно з обмоткою збудження, регулюють напругу генератора. Як видно із зовнішньої характеристики цього генератора, із збільшенням навантаження на генератор напруга на ньому спадає тільки на 5—6 %.
У генераторі з паралельним збудженням частина постійного струму, який виробляє генератор, подається на обмотку збудження. Ця обмотка ввімкнена паралельно обмотці якоря. Реостатом регулюють напругу генератора. Із збільшенням навантаження на генератор з паралельним збудженням напруга падає на 8—15 %.
У генераторі із змішаним збудженням є дві обмотки збудження, одна з них увімкнена послідовно з обмоткою якоря, а друга — паралельно. У цьому генераторі, підбираючи число витків обмоток збудження, можна досягти, щоб із збільшенням навантаження напруга генератора трохи зростала.
Подивись відео
Двигуни постійного струму за своєю будовою нічим не відрізняються від генераторів постійного струму.
Якщо по обмотці збудження двигуна пропустити постійний струм, то утвориться магнітне поле статора. Через графітні щітки і колектор підводять постійний струм до обмотки якоря, по якій протікає струм, що взаємодіє з магнітним полем статора і примушує якір обертатися.
За допомогою колектора і графітних щіток змінюється напрямок струму у витках обмотки якоря, коли вони виходять із зони дії одного полюса і входять у зону дії іншого.
Обертовий момент двигуна постійного струму прямо пропорційний магнітному потоку Ф і струму в обмотці якоря Ія.
При роботі двигуна постійного струму в обмотці якоря індукується протидіюча е. р. с. Епр. Вона буде трохи менша за напругу, прикладену до обмотки якоря, і спрямована у протилежний бік. Струм, який протікає по обмотці якоря двигуна, дорівнює різниці напруги U, прикладеної до обмотки якоря і протидіючої е. р. с. Епр, розділеній на опір обмотки якоря. Частота обертання якоря n двигуна постійного струму прямо пропорційна напрузі мережі і обернено пропорційна магнітному потоку статора Ф.
Регулюють частоту обертання якоря, змінюючи струм збудження. Із збільшенням струму збудження зростає магнітний потік статора, а частота обертання якоря зменшується і навпаки.
У двигунах постійного струму відбуваються такі втрати:
∆Рел електричні, на нагрівання обмоток якоря і збудження;
∆Рмаг магнітні, на розсіювання магнітного потоку і утворення вихрових струмів в осерді якоря;
∆Рмех механічні, на тертя у підшипниках ротора і опір повітря обертанню якоря.
Двигуни постійного струму бувають із збудженням: паралельним, послідовним, змішаним.
У двигунах постійного струму з паралельним збудженням обмотка ввімкнена паралельно обмотці якоря. Реостат Rn вмикають у момент пуску, щоб не згоріла обмотка якоря. Реостатом Rр регулюють частоту обертання якоря двигуна. Як видно з характеристики цього двигуна, із збільшенням навантаження частота обертання якоря знижується на 3—5 %, а обертовий момент, навпаки, зростає. Недоліком цих двигунів є те, що вони ідуть в рознос при обриві в колі обмотки збудження.
Подивись відео
У двигунах з послідовним збудженням обмотка збудження ввімкнена послідовно з обмоткою якоря. Реостат Rn.р використовується як пусковий та для регулювання частоти обертання якоря.
Як видно з характеристик цього двигуна, з збільшенням навантаження обертовий момент різко зростає, а частота обертання якоря, навпаки, зменшується. Двигун з послідовним збудженням може йти в рознос при роботі без навантаження. У двигуні постійного струму із змішаним збудженням одна обмотка збудження ввімкнена послідовно, а друга — паралельно до обмотки якоря.
Перевага цього двигуна у тому, що він не йде в рознос, недоліком є його складна конструкція.
Двигуни постійного струму широко застосовують на електро транспорті.