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Moteurs électriques. Moteurs électriques à courant continu. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique

Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / moteurs électriques

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docteur moteur est une machine électrique dans laquelle l'enroulement d'excitation est situé sur les noyaux des pôles et est alimenté en courant continu.

conception

Le flux magnétique passe du pôle nord N à travers l'armature jusqu'au pôle sud S et de celui-ci à travers le joug jusqu'au pôle nord. Les noyaux polaires et la culasse sont également constitués de matériaux ferromagnétiques. Une machine électrique à courant continu se compose de deux parties principales :

• partie fixe (inducteur) ;
• partie tournante (induit avec enroulement à tambour).

En figue. La figure 16.1 montre le schéma de conception d'une machine à courant continu.

Riz. 16.1. Schéma de conception en courant continu.

L'inducteur est constitué d'un cadre cylindrique 1 en matériau ferromagnétique et de pôles avec un bobinage d'excitation 2 montés sur le cadre. L'enroulement de champ crée le flux magnétique principal.

Le flux magnétique peut être créé par des aimants permanents montés sur le cadre. L'induit est constitué des éléments suivants : noyau 3, enroulement 4, posé dans les rainures du noyau, collecteur 5.

Pour réduire les pertes d'une machine à courant continu vers les points de vortex, le noyau d'armature est assemblé à partir de tôles d'acier électriques isolées les unes des autres.

Considérons le fonctionnement d'une machine à courant continu sur le modèle (Fig. 16.2), où 1 - pôles d'inductance, 2 - induit, 3 - conducteurs, 4 - balais de contact.

Riz. 16.2. Modèle de machine à courant continu

Les conducteurs du bobinage d'induit sont situés à la surface de l'induit. Les brosses de contact sont placées sur les lignes géométriques neutres tracées au milieu entre les pôles. L'induit de la machine tourne dans le sens indiqué par la flèche. La direction de la FEM induite dans les conducteurs de l'enroulement d'induit est déterminée par la règle de droite.

En figue. 16.2 la croix indique l'EMF dirigé loin de nous, les points indiquent l'EMF dirigé vers nous. Les conducteurs sont connectés les uns aux autres de manière à ce que les FEM qu'ils contiennent s'additionnent. Pour ce faire, connectez en série l'extrémité du conducteur située dans la zone d'un pôle avec l'extrémité du conducteur située dans la zone du pôle de polarité opposée.

Deux conducteurs connectés en série forment une spire ou une bobine. Les CEM des conducteurs situés dans la zone d'un pôle sont de magnitude différente. La plus grande force électromotrice est induite dans un conducteur situé sous le milieu du pôle, une force électromotrice égale à zéro est induite dans un conducteur situé sur la ligne neutre géométrique. Si tous les conducteurs de l'enroulement sont connectés en série selon une certaine règle, alors la FEM résultante de l'enroulement d'induit est nulle et il n'y a pas de courant dans l'enroulement. Les brosses de contact divisent l'enroulement d'induit en deux branches parallèles. Dans la branche parallèle supérieure, une force électromotrice dans une direction est induite, dans la branche parallèle inférieure - dans la direction opposée. La force électromotrice éliminée par les balais de contact est égale à la somme des forces électromotrices des conducteurs situés entre les balais. Dans des branches parallèles, les mêmes CEM agissent, dirigés les uns contre les autres.

le principe de fonctionnement

La force électromotrice éliminée par les balais de contact est égale à la somme des forces électromotrices des conducteurs situés entre les balais. Dans des branches parallèles, les mêmes CEM agissent, dirigés les uns contre les autres.

En figue. La figure 16.3 montre le circuit équivalent de l'enroulement d'induit.

Riz. 16.3. Circuit équivalent pour le bobinage d'induit d'une machine à courant continu

Lorsqu'une résistance est connectée à l'enroulement d'induit, des courants égaux apparaissent dans des branches parallèles  à travers la résistance R_H le courant circule_Я. La FEM de l'enroulement d'induit est proportionnelle à la fréquence de rotation de l'induit n₂ et flux magnétique de l'inducteur F :

(16.1)

où C_e - constante.

Dans les vraies machines électriques à courant continu, un dispositif de contact spécial est utilisé - un collecteur. Le collecteur est installé sur le même arbre que le noyau d'induit et se compose de plaques de cuivre séparées isolées les unes des autres et de l'arbre d'induit. Chacune des plaques est reliée à un ou plusieurs conducteurs du bobinage d'induit. Des balais de contact fixes sont placés sur le collecteur. À l'aide de brosses de contact, l'enroulement d'induit rotatif est connecté à un réseau ou à une charge CC.

Sous l'influence de la tension appliquée à l'induit du moteur, un courant I apparaîtra dans l'enroulement de l'induit_я. Lorsque le courant interagit avec le champ magnétique de l'inducteur, un couple électromagnétique se produit

(16.2)

où C_м - coefficient dépendant de la conception du moteur.

En figue. 16.4 montre un diagramme schématique d'un moteur à courant continu, mettant en évidence le conducteur de l'enroulement d'induit.

Riz. 16.4. Schéma d'un moteur à courant continu avec un conducteur d'enroulement d'induit dédié

Le courant dans le conducteur est dirigé loin de nous. La direction du couple électromagnétique sera déterminée par la règle de gauche. L'ancre tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Une FEM est induite dans les conducteurs de l'enroulement d'induit, dont la direction est déterminée par la règle de droite. Cette FEM est dirigée à l’opposé du courant d’induit, elle est appelée contre-EMF. En régime permanent, couple électromagnétique M_em équilibré en neutralisant le couple de freinage M₂ mécanisme entraîné par rotation :

Riz. 16.5. Circuit équivalent pour l'enroulement d'induit du moteur

En figue. La figure 16.5 montre le circuit équivalent de l'enroulement d'induit du moteur.

Riz. 16.5. Circuit équivalent pour l'enroulement d'induit du moteur

La FEM est dirigée à l’opposé du courant d’induit. Conformément à la deuxième loi de Kirchhoff

où

(16.3)

L'équation (16.3) est appelée l'équation fondamentale du moteur. A partir de l'équation (16.3) nous pouvons obtenir les formules :

(16.4)

(16.5)

Le flux magnétique Ф dépend du courant d'excitation I_в, créé dans l'enroulement d'excitation.

D'après la formule (16.5), il est clair que la vitesse de rotation du moteur à courant continu n₂ peut être ajusté des manières suivantes:

• Méthode 1 - modification du courant d'excitation à l'aide d'un rhéostat dans le circuit d'enroulement d'excitation ;
• Méthode 2 - en modifiant la tension U aux bornes de l'enroulement d'induit.
• Méthode 3 - modification du flux magnétique de la machine.

Pour changer le sens de rotation du moteur dans le sens opposé (inverser le moteur), il est nécessaire de changer le sens du courant dans l'induit ou l'enroulement de l'inducteur.

Auteur : Koryakin-Chernyak S.L.

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