441
ческую мощность Рэл, которую мы заимствуем от внешнего источника тока, и превращаем ее в соответствующую механическую мощность Рмех.
Происхождение сил, создающих действующий на якорь электродвигателя вращающий момент, понять нетрудно. Когда мы пропускаем ток через витки якоря, находящиеся в магнитном поле индуктора, то на них действуют силы, перпендикулярные к направлению тока и направлению индукции магнитного поля; направление этих сил может быть определено по правилу левой руки (§ 133).
На рис. 359 показаны силы, действующие на отдельные проводники обмотки (секции) якоря в момент, когда плоскость этой обмотки расположена под некоторым углом к направлению магнитного поля. Легко видеть, что силы, действующие на проводники bc, ag и de, лежащие в плоскости, перпендикулярной к оси вращения, всегда направлены параллельно этой оси. Поэтому они не создают вращающего момента якоря, а стремятся лишь деформировать (сжать или растянуть) его обмотку. Силы же, действующие на проводники ab и cd, параллельные оси вращения, перпендикулярны к этой оси и создают вращающий момент, который и приводит во вращение вал якоря и связанные с ним валы станков, оси трамваев и т. п.
Действующий на якорь механический вращающий момент имеет наибольшее значение тогда, когда соответствующая обмотка лежит в плоскости, параллельной направлению магнитного поля. По мере поворота обмотки этот вращающий момент уменьшается и обращается в нуль, когда обмотка становится перпендикулярно к направлению поля. В этом положении силы, действующие на проводники аb и cd, лежат в одной плоскости (плоскости обмотки), так что они не создают вращающего момента, а стремятся только деформировать обмотку. При дальнейшем повороте обмотки знак вращающего момента меняется, т. е. он начинает действовать в противоположную сторону. Поэтому, если бы не было коллектора, то направление вращающего момента менялось бы после каждого полуоборота якоря, и длительное вращение было бы невозможно. Но, как мы видели, коллектор коммутирует (изменяет) направление тока в обмотках как раз в те моменты, когда обмотка стоит перпендикулярно к линиям поля. Благодаря этому вращающий момент сохраняет свое направление и якорь вращается постоянно в одну сторону.
Таким образом, когда машина работает как генератор постоянного тока, то роль коллектора заключается в вы-
442
прямлении переменного тока, индуцируемого в ее обмотках, а когда машина работает как двигатель, то коллектор таким же образом «выпрямляет» вращающий момент, т. е. заставляет машину длительно вращаться в одну сторону. Направление вращения коллекторного двигателя зависит от соотношения между направлением магнитного поля индуктора и направлением тока в якоре. Различные возможные здесь случаи изображены на рис. 360, из которого видно, что, для того чтобы изменить направление далее