Маши́на постоя́нного то́ка — электрическая машина , предназначенная для преобразования механической энергии в электрическую постоянного тока ( электрический генератор ) или для обратного преобразования ( электрический двигатель ). Машина постоянного тока обратима .

Машину постоянного тока формально можно представить как синхронную электрическую машину обращённой конструкции, если её ротор снабдить коллектором , который в генераторном режиме играет роль выпрямителя , а в двигательном — преобразователя частоты .

Благодаря наличию коллектора по обмотке якоря проходит переменный ток , а во внешней цепи, связанной с якорем, — постоянный .

• Машина постоянного тока
• 
• 
• 
• 

Классификация машин постоянного тока

Различают следующие виды машин постоянного тока:

• по наличию коммутации:
  • с коммутацией (обычные);
  • без коммутации ( униполярный генератор и униполярный электродвигатель );
• по типу переключателей тока:
  • с коллекторными переключателями тока (с щёточно-коллекторным переключателем);
• по мощности:
  • микромашины — до 500 Вт;
  • малой мощности — 0,5—10 кВт;
  • средней мощности — 10—200 кВт;
  • большой мощности — более 200 кВт.
• в зависимости от частоты вращения:
  • тихоходные — до 300 об./мин.;
  • средней быстроходности — 300—1500 об./мин.;
  • быстроходные — 1500—6000 об./мин.;
  • сверхбыстроходные — более 6000 об./мин.
• по расположению вала:
  • горизонтальные;
  • вертикальные.

Обратимость машин постоянного тока

Машина постоянного тока может работать в двух режимах: двигательном и генераторном , в зависимости от того, какую энергию к ней подвести — если электрическую, то электрическая машина будет работать в режиме электродвигателя, а если механическую — то будет работать в режиме генератора. Однако электрические машины, как правило, оптимизируются конструкторами для одного определенного режима работы — или в режиме генератора, или электродвигателя.

Электродвигатель

В роли индуктора выступает статор , на котором расположена обмотка. На неё подаётся постоянный ток , в результате чего создаётся постоянное магнитное поле . Обмотка ротора состоит из проводников , электрически соединяемых с внешней сетью через коллектор. При взаимодействии магнитных полей статора и якоря на якорь действуют силы Ампера , вызыващие вращающий момент . Направление сил определяется по правилу « левой руки ». Однако этот вращающий момент смены направления тока в обмотке способен повернуть ротор только на 180 угловых градусов, после чего ротор остановится. Чтобы вращение продолжалось, используется щёточно-коллекторный узел , выполняющий роли переключателя тока в обмотках ротора и одновременно датчика текущего положения ротора (ДПР).

Электродвигатели постоянного тока стоят почти на каждом автомобиле — это стартер, электропривод стеклоочистителя, вентилятор отопителя салона и др.

Генератор

В генераторе индуктором также является статор , создающий постоянное магнитное поле между соответствующими полюсами. При вращении ротора (якоря) в магнитном поле статора в проводниках обмотки якоря, перемещающихся в магнитном поле по закону электромагнитной индукции наводится ЭДС, направление которой определяется по правилу правой руки . Переменное напряжение обмотки якоря выпрямляется с помощью коллектора, ламели которого скользят при вращении по неподвижным щёткам, электрически соединяющих обмотки якоря с внешней сетью.

Автомобильные генераторы постоянного тока использовались на ранее производимых автомобилях ( ГАЗ-51 , ГАЗ-69 и др.) с 1970-х годов автомобильные генераторы постоянного тока вытеснены генераторами переменного трёхфазного тока. Получение постоянного тока для питания бортовой сети производится с помощью трёхфазного выпрямителя , выполненного на шести полупроводниковых диодах по мостовой схеме предложенной членом-корреспондентом АН СССР Ларионовым .

Ссылки

Литература

• Хвостов В. С. Электрические машины: Машины постоянного тока: Учеб. для студ. электром. спец. вузов / Под ред. И. П. Копылова. — Москва: Высшая школа, 1988. — С. 336. — ISBN 5-06-001313-8 .