Среднее профессиональное образование а. В. Грищенко, В. В. Стрекопытов электрические машины и преобразователи подвижного состава

Глава 3. ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА. 
3.1. Основные понятия. 
 
Для электродвигателя – привода вспомогательного оборудования, работающего с 
постоянной скоростью вращения, можно составить уравнение ЭДС: 
U = E
я
+ I
я
R
я
(3.1) 
Таким образом, подведенное к двигателю напряжение уравновешивается противо ЭДС 
якорной обмотки Е
я
и падением напряжения в цепи якоря. На основании уравнения (3.1) 
можно получить формулу для определения тока якоря: 
I
я
 =U - E
я
/ R
я
(3.2) 
Умножив обе части уравнения (3.1) на ток якоря I
я
, получим уравнение мощности: 
UI
я
= Е
я
I
я
+ I
2
я
R
я
(3.3) 
где UI
я
– мощность в цепи обмотки якоря, Вт; I
2
я
R
я
– мощность электрических потерь в цепи 
якоря, Вт. Для выяснения сущности произведения Е
я
I
я
выполним следующее преобразование 
формулы (2.5) с учетом формул (1.4) и (1.35): 
Е
я
I
я
= (pN / 60a) × ФnI
я
= (pN / 60a) × (60ω / 2π) × I
я
(3.4) 
или 
Е
я
I
я
= (pN / 60aπ) × ФI
я
ω (3.5) 
Известно, что 
pN / 60aπ × ФI
я
= М (3.6) 
тогда 
Е
я
I
я
= Мω = Р
эм
(3.7) 
где ω = 2nπ / 60 угловая скорость вращения якоря, с
-1
, Р
эм
– электромагнитная мощность 
двигателя, кВт. Следовательно, произведение Е
я
U
я
представляет собой электромагнитную 
мощность двигателя, численно равную той части мощности на входе двигателя, которая в 
процессе его работы преобразуется в механическую мощность, необходимую для вращения 
якоря. Преобразовав уравнение (3.3) с учетом уравнения (3.7), получим: 
UI
я
= Мω + I
я
R
я
. (3.8) 
С увеличением нагрузки на вал двигателя, т.е. с увеличением электромагнитного момента 
М
эм
, возрастает мощность в цепи обмотки якоря UI
я
– мощность на входе двигателя. Но так 
как напряжение, подводимое к двигателю, поддерживается неизменным (U = const), то 

---

41 / 203 
увеличение нагрузки двигателя сопровождается ростом тока в обмотке якоря I
я
. В 
зависимости от способа возбуждения двигатели постоянного тока подразделяют на 
двигатели с возбуждением от постоянных магнитов (магнитоэлектрические) и с 
электромагнитным возбуждением. Последние, в соответствии со схемой включения обмотки 
возбуждения относительно обмотки якоря, подразделяют на двигатели параллельного 
(шунтовые), последовательного (сериесные) и смешанного (компаундные) возбуждения. На 
вал двигателя действуют следующие моменты: 
• вращающий (электромагнитный) момент М
эм
, который приводит якорь двигателя во 
вращение, передаваемое через вал исполнительному механизму; 
• момент холостого хода М
хх
, обусловленный механическими (включая вентиляционные) и 
магнитными потерями в двигателе. Величина момента М
хх
не зависит от нагрузки, и в 
двигателях нормального исполнения она не превышает 2...6% от номинального значения 
вращающего момента М
ном
; 
• полезный момент М
2
, т.е. противодействующий момент механизма, приводимого в 
действие данным двигателем; 
• динамический момент М
д
, возникающий при всяком изменении частоты вращения якоря 
двигателя и обусловленный инерцией вращающихся частей двигателя и нагрузки. 
Динамический момент определяют по формуле: