Электродвигатели постоянного тока

Изобретение электродвигателя постоянного тока относится к 1834 г. и было сделано Б. С. Якоби.
Так как одна и та же машина может работать в режиме генератора или двигателя, то естественно, что падение напряжения в обмотке якоря при номинальном токе у нее будет одно и то же. Это падение напряжения Iнr_я = I (4 10)% Uн. Следовательно, если к зажимам неподвижного якоря приложить напряжение U = Uн , то его ток будет в 25 - 10 раз больше Iн.
На такой ток не рассчитаны ни обмотка якоря, ни его щетки и коллектор. Поэтому напряжение на зажимах якоря при пуске с номинальным током должно быть понижено на ( 96 - 90%)Uн включением реостата r_р последовательно с якорем.
Реостат, предназначенный для ограничения и регулирования пускового тока, называется
п у с к о в ы м реостатом. Для удешевления реостата считают возможным пускать двигатель с пусковым током, равным (1.5 2.0)Iн. Тогда пусковой ток

откуда можно подсчитать сопротивление r_р.
При вращении якоря в его обмотке наводится противо-э. д. с. и ток якоря

по мере нарастания скорости уменьшается.
Надобность в реостате постепенно отпадает, и его сопротивление ступенями уменьшается до нуля. Тогда ток

Если двигатель вращается вхолостую, то противо-э. д. с. достигает 99% Uн  при токе холостого хода Iя = Iх (5 10 %)Iн. При нагрузке на валу, если ток Iя = Iн, противо-
э. д. с. составляет ( 96 - 90%)Uн.
Частоту вращения двигателя можно подсчитать, воспользовавшись формулой (4-7):

Таким образом частота вращения пропорциональна наводимой в обмотке якоря э. д. с. и обратно пропорциональна магнитному потоку Φ.
Так как E = U - Iяr_я , то

С увеличением нагрузки на валу, т. е. мощности на выходе P2 мощность на зажимах электродвигателя, т. е. мощность на входе P1 растет. Тогда при U = const обязательно растет ток Iя. По формуле (4-16) можно видеть, что скорость двигателя должна уменьшаться. С другой стороны, с увеличением тока Iя возрастает размагничивающее действие реакции якоря, отчего скорость должна увеличиваться. Для устойчивей работы двигателя его конструируют так, что влияние падения напряжения Iяr_я всегда больше влияния реакции якоря и скорость с увеличением нагрузки обычно несколько уменьшается.
Вращающий момент двигателя и электромагнитная мощность, развиваемая им с учетом потерь на трение, в соответствии с формулами (4-8) и (4-12) могут быть выражены в виде

С увеличением тормозного момента M2 на валу момент вращения M автоматически увеличивается за счет роста тока Iя до тех пор, пока при определенном n не наступает равенство моментов M = M2. Таким образом, каждой нагрузке соответствует определенная частота вращения.
По своим эксплуатационным свойствам электродвигатели, как и генераторы, делятся на четыре типа: с параллельным, независимым, последовательным и смешанным возбуждением.
Если в генераторах интересуются главным образом их электрическими свойствами, то в двигателях рассматривают их механические свойства, например: n = f ( I ); n = f ( Iв ); M = f ( I ) и др.