Электрические машины. Электрические машины постоянного тока. Основные области применения машин постоянного тока. Электрические машины переменного тока. Асинхронные машины, страница 2

Для увеличения ЭДС генератора целесообразно отдельные проводники якоря соединять таким образом, чтобы их ЭДС складывались. Для этого необходимо соединить последовательно конец проводника, расположенного в зоне одного полюса, с концом проводника, расположенного в зоне полюса противоположной полярности. На рисунке 12.2 условно изображена двухполюсная машина постоянного тока, ЭДС якоря которой равна ЭДС любой из параллельных ветвей. Обмотка якоря состоит из отдельных секций, каждая из которых состоит из одного или нескольких витков. Концы секции присоединяют к каждой паре соседних коллекторных пластин, стороны же каждой секции располагают под полюсами различной полярности на расстоянии, примерно равном полюсному делению τ (дуга окружности якоря между осями соседних полюсов). Лишь при этом условии наводимые в проводниках ЭДС будут складываться. Все секции между собой соединяют через коллекторные пластины.

Для получения во внешней цепи тока одного направления электрическую машину снабжают коллектором и прижимающимися к его поверхности неподвижными щетками. С помощью этих щеток, имеющих постоянную полярность, внешняя цепь присоединяется к обмотке якоря и в нее подается ток одного направления - постоянный ток. Если к щеткам подключить сопротивление нагрузки RН, то через него будет проходить постоянный ток I, направление которого определяется направлением ЭДС Е, причем этот ток, проходя через обмотку якоря, разветвляется и проходит по двум параллельным ветвям (ток Iа/2). Для того чтобы полностью использовать ЭДС обмотки якоря, щетки необходимо размещать на геометрической нейтрали, так как при таком положении щеток ЭДС параллельной ветви будет наибольшей. В отсутствие внешней нагрузки RН к щеткам в этом случае будет приложено практически постоянное напряжение U, равное Е. Напряжение Uимеет и переменную составляющую, обусловленную изменением положения проводников в пространстве. Если щетки сместить с геометрической   нейтрали,   то   ЭДС   в   параллельной   ветви   уменьшится, так как в одной и той же параллельной ветви окажутся проводники с противоположным направлением ЭДС.  В предельном случае, когда щетки расположатся по оси полюсов, ЭДС якоря будет равна нулю, так как в этом случае в каждой параллельной ветви будет столько проводников с противоположным направлением ЭДС, что их сумма окажется равной нулю.

Благодаря наличию щеток напряжение на зажимах машины постоянно, несмотря на то, что в каждом проводнике обмотки якоря индуцируется переменная ЭДС. Действительно, если одна щетка соединена с проводниками, расположенными под северным полюсом, а другая — с проводниками, расположенными под южным полюсом, то напряжение на щетках будет всегда неизменным по направлению.

Обмотку якоря выполняют замкнутой и симметричной. Если обмотка якоря отключена от внешней нагрузки, то ток по ней не проходит, так как ЭДС, индуцируемые в различных частях обмотки, взаимно компенсируются.

Если в генераторном режиме работы машины коллектор вместе со скользящими по его поверхности щетками необходимы для выпрямления переменной ЭДС обмотки якоря, то в двигательном режиме коллектор со щетками позволяют обеспечить непрерывность вращения машины, так как на проводники якоря действует электромагнитная сила одного и того же направления. В самом деле, если проводник обмотки якоря переходит из области действия одного полюса в область действия другого полюса, то одновременно коллектор со щетками осуществляют изменение тока в проводнике, в результате чего направление вращающего момента остается неизменным.