Если генератор в работе, то сумма моментов на валу равна нолю

Мд + Мэм ± J М = 0.

В случае равновесия моментов, т. е. Мд=Мэм, якорь машины вращается с неизменной скоростью. Нарушение равновесия моментов наступает при изменении скорости вращения якоря из-за изменения нагрузки, при этом возникает момент инерции J М.

Если к щёткам генератора подключить нагрузку (допустим, лампы освещения), то в якоре возникнет постоянный ток

В результате взаимодействия тока якоря Iа с магнитным полем создаётся электромагнитный момент Мэм, направление которого определяется правилом левой руки.

Мэм направлен встречно Мд, поэтому двигатель должен иметь достаточный момент для преодоления тормозящего действия Мэм.

Из школьного курса физики известно, что момент М= F ×ℓ - сила × на плечо. Тогда , где

N – число активных проводников якоря,

Da – диаметр якоря

F эм=Вδ×ℓ× Ia - электромагнитная сила, действующая на проводник, 

Вδ – индукция в зазоре δ, 

ℓ - активная длина проводника, 

Iа – ток якоря,

Окончательно

Где См = р N / (2 a)

Электромагнитный момент можно также найти по формуле:

, где   Рэм = Еа× I а

ω = 2 n / 60 – угловая скорость

Основные сведения об якорных обмотках МПТ.

Элементом обмотки якоря является секция, которая своими концами присоединена к двум пластинам коллектора.

Стороны секций расположены в пазах сердечника якоря. Расстояние между сторонами секции приблизительно равно полюсному делению τ.

Где D_a — диаметр сердечника якоря.

Обычно обмотки якоря выполняют двухслойными, т.е. два слоя в пазу.

В зависимости от порядка присоединения секций к пластинам коллектора обмотки разделяют на:

волновые и петлевые, простые, сложные и комбинированные.

Простая волновая обмотка.

В простой волновой обмотке концы каждой секции присоединены к пластинам коллектора, находящимся на расстоянии, называемомшагом обмотки по коллектору,

где К — число коллекторных пластин в коллекторе.

 

На рис. показана схема простой волновой обмотки якоря.

Секции обмотки образуют две параллельные ветви (2а = 2).

Первый частичный шаг определяется по обычной формуле (расстояние в пазах между сторонами обмотки).

Zэ – число пазов на якоре.

 

Второй частичный шаг определяется по формуле У₂=Ук-У₁, это

расстояние в пазах между соседними секциями обмотки).

Пример: машина постоянного тока имеет волновую обмотку якоря с Z э=13. Сделать расчёт шагов обмотки.

Ук=(К±1)/р = (13-1)/2 = 6 пазов

У₁=[ Z э/(2р)]±ε =13/4-0.25=3 паза

У₂=Ук-У₁=6 – 3 = 3 паза

Волновая обмотка состоит из двух параллельных ветвей.

Простая петлевая обмотка

В машинах постоянного тока низкого напряжения (значительного тока) необходима обмотка якоря с большим числом параллельных ветвей.

 

В простой петлевой обмотке якоря каждая секция присоединена к двум рядом лежащим коллекторным пластинам, а число параллельных ветвей равно числу полюсов, т.е. 2а = 2р.

Первичный частичный шаг Y1 определяется по формуле 

 

Вторым частичным шагом обмотки У₂ называют расстояние в пазах между соседними секциями. Он равен У₂ = У₁ – У.  

Шаг по коллектору для простой петлевой обмотки равен

У = Ук.

С помощью щеток обмотка якоря делится на параллельные ветви. Число параллельных ветвей 2а равно числу полюсов:

2а = 2р.

Пример: машина постоянного тока имеет петлевую обмотку якоря с Z э=12. Сделать расчёт шагов обмотки.

У₁=[ Z э/(2р)]±ε =13/4-0/25=3 паза

У₂= У₁-У=3 – 1 = 2 паза