DSCF4138

następujące rozumowanie. Gdyby nie było uzwojenia szeregowego, czyli gdyby liczba zwojów tego uzwojenia była równa zeru, wtedy charakterystyka zewnętrz, na prądnicy byłaby taka, jak prądnicy bocznikowej samowzbudnej (krzywa / rys. 1.17).

Jeżeli uzwojenie szeregowe ma pewną liczbę zwojów, to w miarę obciążę, nia prądnicy strumień wypadkowy rośnie — zwiększa się więc siła elektromoto. ryczna, wzrasta zatem napięcie (krzywa 2) w porównaniu z napięciem prądnicy bez uzwojenia szeregowego.

Można tak dobrać liczbę zwojów uzwojenia szeregowego, że napięcie (j będzie stale niezależne od prądu obciążenia / (krzywa 3). Można wreszcie tafc zbudować prądnicę (dobierając odpowiednią liczbę zwojów uzwojenia szerego. wego Dl D2), że napięcie będzie wzrastało wraz z obciążeniem (krzywa 4). W praktyce nie buduje się jednak takich prądnic.

1.2. SILNIKI PRĄDU STAŁEGO

Zasadę działania silnika prądu stałego wyjaśnia rys. 1.18. W polu magnetycznym (na rys. 1.18 pole magnetyczne wytwarzają magnesy stałe) znajduje się ramka, przez którą przepływa prąd ze źródła (np. baterii akumulatorów).

W położeniu ramki (cewki), jak na rys. 1.18, na górny i dolny pręt wywierane jest działanie dynamiczne według równania U .2). Kierunki występujących sił określa reguła lewej dłoni.    T-

Tworzą one parę sił, która daje moment obrotowy względem osi cewki na ramieniu r = d/2

M =2-F-r = F</

gdzie:

A# — moment obrotowy cewki,

F — siła wywierana na jeden pręt cewki, r — odległość pręta od osi obrotu, d — średnica cewki.

Po podstawieniu za F wartości z równania (1.2) Otrzymuje się

M =2* B-1 -Z-r *sin a=B-/-d •/-sina    (1.9)

Wskutek działania momentu obrotowego następuje obrót cewki w kierun-ku zaznaczonym na rys. 1.18. W położeniu poziomym cewki szczotki dotykają równocześnie dwu półpierścieni komutatora; prąd w ramce spada do zera. Moment obrotowy w tym położeniu cewki jest więc także równy zeru (M = 0). Pod działaniem bezwładności układu ruchomego następuje obrót cewki poza położenie poziome; wówczas, wskutek istnienia komutatora, następuje zmiana kierunku prądu w obu prętach, a dzięki równoczesnej zmianie kierunku indukcji magnetycznej (pręty wchodzą pod bieguny przeciwnych znaków) powstanie moment

brotowy o kierunku zgodnym z poprzednim. W rezultacie ciągłego działania momentu obrotowego o stałym kierunku cewka wprawiona zostaje w ciągły ruch obrotowy.

Rys. 1.18

Zasada działania silnika prądu stałego

W rozwiązaniach praktycznych daje się wiele zwojów na obwodzie twór-nika oraz odpowiednią liczbę działek komutatora i w ten sposób każdorazowy moment wypadkowy jest sumą momentów składowych, pochodzących od poszczególnych cewek, podobnie jak w odniesieniu do sił elektromotorycznych przy rozważaniu układu prądnicy. W tak zbudowanej maszynie otrzymuje się moment obrotowy w przybliżeniu stały, o niewielkiej pulsacji.

W opisany sposób pracują wszystkie rodzaje silników prądu stałego.

Po uzupełnieniu i przekształceniu wzoru (1.9) otrzymuje się dla maszyn prądu stałego zależność

M    {NmJ    (1.10)

gdzie:

I c =

2 • Jt -a

M - moment obrotowy wytworzony w silniku,

/ - prąd twomika, A,

pozostałe oznaczenia jak we wzorze (1.7).

Moment obrotowy silnika M zwany jest często momentem elektrycznym. Na wale silnika uzyskuje się moment użyteczny nieco mniejszy od momentu wytworzonego w twomiku, występują bowiem straty momentu (nieznaczne) spowodowane tarciem w łożyskach, oporami przewietrzania, tarciem szczotek o komutator i inne. Najczęściej moment użyteczny utożsamia się z momentem wytwarzanym w silniku.

W czasie pracy silnika elektrycznego ze stałą prędkością kątową co indukuje się w uzwojeniu twomika siła elektromotoryczna E = c • 4> • co, której kierunek jest przeciwny do przyłożonego napięcia zasilania. Stąd wynika następująca zależność parametrów elektrycznych silnika:

25