Принцип дії заснований на використанні явища виштовхування провідника зі струмом з магнітного поля. При подачі напруги на обмотку збудження машини, вона створює основний магнітний потік. Якщо подати напругу на обмотку якоря, то витки зі струмом якоря будуть знаходитися в магнітному полі полюсів машини, і на провідники витків будуть діяти виштовхують сили, створюючи крутний момент.
Обертаючі моменти витків спрямований в одну сторону, тому складаються і утворюють обертовий момент машини, який залежить:
1) Мвр = См Ф Iя. де См - конструктивна стала машини
Ф - магнітний потік
Прим. Конструктивна постійна залежить від конструкції конкретної машини, тобто кількості пар полюсів - p. числа паралельних гілок, по яких проходить струм в обмотці якоря - 2аі числа провідників обмотки якоряN (См = p N / 2аπ) .З іншого боку конструктивна стала залежить від геометрії машини, враховуючи, що Мвр = F * d (F-виштовхує сила. d-діаметр якоря), F = B * I * L, а B = Ф / S, виходить, чтоСм = L d / S.
Під дією крутного моменту якір починає обертатися, і на його вал будуть діяти сили опору (тертя об щітки, опір повітря, опір від робочого механізму і т.д.), які утворюють момент опору.
Можливі 3 режими роботи двигунів:
1) Момент, що обертає більше моменту опору і частота обертання збільшується Мвр> Мс
2) Момент, що обертає менше моменту опору і частота обертання зменшується Мвр <Мс
3) Момент, що обертає дорівнює моменту опору і частота обертання постійна
При обертанні якоря його витки перетинають магнітні силові лінії поля, і в них індукується ЕРС. Ця ЕРС в двигуні спрямована проти струму якоря, тому її називають протівоедс (позначається Е).
2) Е = Сn Ф n, де n - частота обертання
Прим. Конструктивна постійна Сn (враховуючи що ЕРС одиночного провідника E = B * V * L), залежить від радіуса якоря, його частоти обертання і довжини всіх провідників, тобто числа витків або визначається по формулеСn = p N / 60а
У двигунах напруга, прикладена до обмотки якоря завжди більше протівоедс
З третьої формули можна визначити, від чого залежить струм двигуна.
Це є закон Ома для двигуна постійного струму.
З другої і третьої формули можна знайти, від чого залежить частота обертання двигуна.
Це означає, що регулювати частоту обертання n, тобто
швидкість машини можна двома способами:
1) збільшити напругу набором позицій;
2) зменшити магнітний потік (ослаблення поля).
3.5. Типи двигунів постійного струму.
За способом з'єднання обмотки збудження з обмоткою якоря розрізняють 4 типи електродвигунів:
1) з незалежним збудженням (обмотка збудження не з'єднується з обмоткою якоря, і її живлення здійснюється від окремого джерела)