Jeśli jesteś właścicielem tej strony, możesz wyłączyć reklamę poniżej zmieniając pakiet na PRO lub VIP w panelu naszego hostingu już od 4zł!
Strona wykorzystuje pliki cookies, jeśli wyrażasz zgodę na używanie cookies, zostaną one zapisane w pamięci twojej przeglądarki. W przypadku nie wyrażenia zgody nie jesteśmy w stanie zagwarantować pełnej funkcjonalności strony!

Zasada działania maszyny prądu stałego

Podczas analizowania zasady działania rozpatrywać będziemy model elementarny składający się z jednego zwoju obracającego się między dwoma biegunami magnesu. Początek i koniec zwoju są połączone z pierścieniami ślizgowymi, po których ślizgają się szczotki odprowadzające prąd do układu.


Jeżeli zwój znajdujący się w polu magnetycznym o indukcji B zaczniemy obracać z prędkością v, to w jego bokach o długości wyindukuje się sem o wartości e = Blv sinα i kierunku zgodnym z regułą prawej dłoni.
Dla uproszczenia przyjmiemy, że pole magnetyczne jest jednorodne a boki zezwoju poruszają się ruchem jednostajnym postępowym.
Jeżeli obwód tego zwoju będzie zamknięty (przez szczotki i pierścienie ślizgowe), to popłynie w nim prąd o kierunku zgodnym ze zwrotem indukowanej siły elektromotorycznej. Na rysunku poniżej zaznaczono kierunki prądu w bokach 1 i 2 zezwoju przy różnych położeniach tych boków (kropka oznacza kierunek prądu do nas, krzyżyk od nas). Zgodnie z powyższym wzorem sem podczas jednego obrotu zwoju będzie miała w tym wypadku przebieg jednego okresu sinusoidy.



W tak skonstruowanej prądnicy napięcie nie ma stałej wartości ani kierunku. Napięcie odbierane na szczotkach jest wiec napięciem przemiennym.



Jeżeli dwa pierścienie zastąpimy dwoma półpierścieniami, po których ślizgają się szczotki, to zauważamy, że szczotka S1 zawsze zbiera napięcie z boku znajdującego się pod biegunem N, a szczotka S2, zawsze z boku znajdującego się pod biegunem S. Wspomniane półpierścienie tworzą komutator, a jeden półpierścień stanowi wycinek komutatora. Tak więc na szczotkach S1 i S2 będzie zawsze napięcie jednokie­runkowe, ale nie jest to jeszcze napięcie stałe. Aby otrzymać napięcie o dostatecznej równomierności, w polu biegunów umieszcza się niejeden zwój, ale wiele zwojów, z których każdy łączy się z odpowiednim wycinkiem komutatora.
Zwiększenie liczby wycinków komutatora wpływa na równomierność przebiegu napięcia odbieranego z prądnicy. Już przy kilkunastu, a tym bardziej przy kilkudziesięciu, wycinkach komutatora wahania napięcia są tak nieznaczne, że praktycznie nie odgrywają żadnej roli.

W maszynach prądu stałego, tak jak we wszystkich maszynach wirujących, obowiązuje zasada odwracalności pracy maszyn: każda maszyna może pracować jako prądnica i jako silnik. Jeżeli do uzwojenia twornika (wirnika) maszyny prądu stałego doprowadzimy napięcie, to popłynie w nim prąd i twornik zacznie się obracać w wyniku oddziaływania pola magnetycznego na przewodniki (uzwojenie) z prądem. Maszyna będzie wówczas przetwarzała energie elektryczną w mechaniczną, będzie silnikiem.