Тема_ _Двигатели постоянного тока_

Электрические двигатели служат для превращения электрической энергии в механическую.
Первый в мире электродвигатель создал русский ученый академик Борис Семенович Якоби в 1834 году.

Назначение электродвигателей
Электродвигатели самых разных конструкций находят широкое применение в деятельности человека.
На производстве и в быту электрические двигатели приводят в движение станки и механизмы, трамваи, троллейбусы, электровозы, дополнительные аппараты, приборы, игрушки и др.
Перед другими видами двигателей (паровыми, внутреннего сгорания) электродвигатели имеют большие преимущества.
При работе они не выделяют вредных газов, дыма или пара, не нуждаются в запасах топлива и воды, их легко установить в любом удобном месте (на стене, под полом трамвая или троллейбуса, в корпусе магнитофона или в колесах лунохода).

Преимущества
Перед другими видами двигателей (паровыми, внутреннего сгорания) электродвигатели имеют большие преимущества.
При работе они не выделяют вредных газов, дыма или пара, не нуждаются в запасах топлива и воды, их легко установить в любом удобном месте (на стене, под полом трамвая или троллейбуса, в корпусе магнитофона или в колесах лунохода).

Коллекторный электродвигатель.
Неподвижная часть электродвигателя — статор, представляющий собой постоянный магнит, служит для создания постоянного магнитного поля. Вращающаяся часть электродвигателя — ротор — состоит из якоря и коллектора.

Устройство
Простейший якорь — это электромагнит, состоящий из сердечника и обмотки.
Каждый вывод обмотки якоря припаян к отдельному полукольцу.
Коллектор, укрепленный на валу якоря, выполнен из двух полуколец, изолированных друг от друга и от вала двигателя.
Электрический ток от источника (батарейки) подается в обмотку якоря через специальные скользящие контакты — щетки.
Это две упругие металлические пластины, соединенные проводами с источником тока и прижатые к полукольцам коллектора.

Якорь, как любой электромагнит, должен иметь северный и южный полюса.
Щетка, расположенная с левой стороны, соединяется с отрицательным зажимом батарейки, а щетка, расположенная справа, — с положительным.
Поэтому электрический ток, проходя по обмотке якоря, делает одну его сторону северным полюсом, а другую — южным.
Из рисунка видно, что северный полюс якоря расположен рядом с северным полюсом статора, а южный полюс якоря — рядом с южным полюсом статора.

Работа двигателя
Северный полюс якоря расположен рядом с северным полюсом статора, а южный полюс якоря — рядом с южным полюсом статора.
Благодаря отталкиванию одноименных магнитных полюсов статора и якоря якорь начинает вращаться. Вместе с якорем поворачивается и коллектор.
При вращении якоря его северный полюс притягивается к южному полюсу статора.
Однако еще до момента сближения этих полюсов в результате взаимного притяжения полукольца коллектора, изменившие положение относительно щеток, изменяют полярность якоря.
При этом изменяется направление тока в обмотке якоря.
Таким образом, коллектор в электродвигателе является специальным переключателем, служащим для
В результате изменения полярности якоря полюса снова отталкиваются друг от друга и вращение продолжается.

Вместо постоянного магнита для создания магнитного поля в двигателях обычно используют электромагниты.
Обмотку возбуждения можно подключать к источнику тока по-разному. В одних случаях ее присоединяют к тем же зажимам источника, что и обмотку якоря, т. е. параллельно.

Возможно и последовательное соединение якоря с обмоткой возбужения.
Способ включения обмотки возбуждения относительно якоря отражается на свойствах электродвигателя.
При параллельном возбуждении число оборотов двигателя мало меняется с увеличением механической нагрузки на вал. Поэтому двигатели параллельным возбуждением используют для привода станков.
В двигателях с последовательным возбуждением число оборотов резко уменьшается с увеличением механической нагрузки на вал. Это свойство позволяет использовать такие двигатели на электрическом транспорте.

Электромагнитное возбуждение двигателя дает возможность не только усилить магнитное поле по сравнению с полем постоянных магнитов, но и управлять его интенсивностью.
Для этого необходимо изменять реостатом величину тока в цепи обмотки возбуждения, изменяя тем самым число оборотов двигателя.

Схема регулировки скорости

Менять число оборотов двигателя можно и путем перемены напряжения на его зажимах.
Однако надо помнить, что такой путь экономически менее выгоден, так как через реостат будет проходить весь ток двигателя, что создает дополнительные потери электрической энергии в реостате.

Конструкция рабочего электродвигателя

Вместо постоянного магнита магнитное поле статора образуется мощными электромагнитами — магнитными полюсами двигателя. Обмотка 3 одного из полюсов, служащая обмоткой возбуждения, и сердечник 5 отмечены.
Обмотки полюсов соединяются между собой так, чтобы полюсные наконечники сердечников имели разную полярность, обращенную к якорю.
Вращающийся ротор двигателя состоит из якоря и коллектора.

Чтобы увеличить коэффициент полезного действия электродвигателя, на сердечнике якоря размещают несколько обмоток .
Поэтому и коллектор состоит не из двух полуколец, а из многих изолированных друг от друга и от вала двигателя медных пластин.
Коллектор имеет гладкую внешнюю поверхность, на которую накладывают щетки.
Щетки из графита прижимаются к коллектору с помощью пружин.
Движение якоря передается по валу, а с него — непосредственно рабочим органам потребителя.
Вал вращается в подшипниках, запрессованных в заднюю и переднюю крышки статора.
Охлаждение электродвигателя обеспечивается вентилятором, крыльчатка которого закреплена на валу .