Электродвигатель постоянного тока имеет линейную зависимость скорости вращения от напряжения. Например, если напряжения достаточно для запуска вращения электродвигателя постоянного тока, то выходной вал будет вращаться в соответствии с величиной подаваемого напряжения. Если взять соотношение подаваемого напряжения, номинального напряжения, и умножить это число на скорость без нагрузки, то мы получим рабочую скорость вращения.

ЭлектродвигательЕсли измерить и изобразить графически электрический ток и крутящий момент, то получится прямая линия, демонстрирующая пропорциональное соотношение. Таким образом, если необходимо увеличить крутящий момент, то нужно увеличить и ток. Для совместного графического изображения крутящего момента и скорости, потребуются всего для параметра в качестве исходных данных: это скорость без нагрузки и начальный пусковой момент.

С первого взгляда может показаться, что подбор электродвигателя постоянного тока – это дело сложное и непонятное, ведь нужно учитывать множество факторов, таких как габариты, нагрузку, режим работы, условия эксплуатации и т.д. В данной статье мы попробуем облегчить процесс подбора, для этого нужно разобраться в работе электродвигателя постоянного тока.

Итак, если Вы стремитесь к надёжному, выдержавшему проверку временем, доступному по цене электродвигателю, тогда электродвигатель постоянного тока PMDC – это то, что Вам нужно. Главным преимуществом данного двигателя является его простота в работе.

Электродвигатель постоянного тока PMDC работает от постоянного напряжения, и его можно подключить даже к бытовой батарее от карманного фонарика.

Подавляющее большинство электрических машин работает по принципу магнитного отталкивания и притяжения. Если между полюсами магнита поместить проволоку и пропустить по ней ток, то её вытолкнет наружу. Почему? Проходя по проводнику, ток формирует вокруг себя круговое магнитное поле по всей длине провода. Направление этого поля определяют по правилу буравчика (винта). При взаимодействии кругового поля проводника и однородного поля магнита, между полюсами магнитное поле с одной стороны ослабевает, а с другой усиливается. То есть среда становится упругой и результирующая сила выталкивает провод из поля магнита под углом 90 градусов в направлении, определяемом по правилу левой руки. При этом, чтобы не произошло торможения после поворота на 90 градусов, нужно поменять направление тока в проводе на противоположное, как только будет пересечена нейтральная линия. Это делается с помощью коллектора – переключателя, коммутирующего обмотку якоря с общей схемой электродвигателя.

Принцип действия электродвигателя постоянного тока основывается на инвертировании постоянного тока в якорной цепи, чтобы не было торможения, и вращение ротора поддерживалось с постоянной скоростью. Если изменить направление тока, то, согласно правилу левой руки, изменится направление вращения ротора (выходного вала электродвигателя).

Следствием вращения ротора является механическая энергия, которая измеряется в Ваттах. Механическая энергия – это результат умножения крутящего момента на расстояние вращения на единицу времени/скорости. Крутящий момент – это вектор нагрузки, который вращается вокруг своей оси и обратно пропорционален скорости (см. формулу ниже):

Pмехан. = Мω,

Форм. 1, где P = механическая энергия, М = крутящий момент, ω = скорость вращения.

ЭлектродвигательВеличина тока, проходящего через обмотку, напрямую влияет на крутящий момент электродвигателя. Регулируя напряжение источника электропитания, можно пропорционально изменить скорость вращения электродвигателя, но скорость вращения выходного вала будет уменьшена, поскольку крутящий момент будет увеличиваться. Существуют также и другие факторы, которые могут повлиять на уменьшение тех или иных параметров, например, статическое трение рассматривается как момент сил трения, которое электродвигатель должен преодолеть, чтобы вал начал вращаться. Также существуют потери в коллекторном механизме. Помимо этого, существует также потеря в обмотке, которая выражается в нагреве, называемая как I2R. Формула электрической мощности представлена ниже:

Pэлектр = I²R,

Форм. 2, где P = электрическая мощность, I = ток, R = сопротивление.

Следует помнить, что из-за упомянутых потерь зависимость скорости вращения и крутящего момента от величины подаваемого напряжения и силы тока могут быть признана линейной с некоторой погрешностью.