Коллекторные двигателя переменного тока и универсальные двигатели

Принципиально любой коллекторный двигатель постоянного тока может работать и от источника переменного тока, поскольку вращающий момент, развиваемый двигателем, пропорционален произведению силы тока в якоре и магнитному потку полюсов и, следовательно, не изменяет своего направления при одновременном изменении направления тока в якоре и магнитного потока полюсов.

В двигателе параллельного возбуждения не обеспечивается одновременное изменение направления тока в якоре и магнитного потока полюсов, так как магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения, имеющей значительную индуктивность, отстает по фазе от приложенного напряжения почти на четверть периода. В двигателе последовательного возбуждения ток в якоре одновременно является и током возбуждения. Пренебрегая небольшим углом сдвига фаз между током возбуждения и магнитным потоком, можно считать, что ток в якоре и магнитный поток возбуждения совпадают по фазе и изменяют свое направление одновременно.

По своему устройству коллекторные двигатели переменного тока отличаются от двигателей постоянного тока устройством статора, магнитную систему которого собирают из тонких изолированных друг от друга листов электротехнической стали с выступающими полюсами, на которых размещают секции обмотки возбуждения. Эти секции соединяют последовательно с якорем и располагают по обе стороны от его выводов (рис. 2.18), что снижает радиопомехи от искрообразования на коллекторе под щетками, которое при питании двигателя переменным током усиливается из-за ухудшения условий коммутации. Якорь коллекторного двигателя переменного тока устроен так же, как и якорь машин постоянного тока.

Рисунок 2.18 – Схема соединения обмоток коллекторного двигателя переменного тока

Пуск этих двигателей выполняют непосредственным включением в сеть переменного тока с номинальным для данного двигателя напряжением.

Скорость вращения двигателя пропорциональна напряжению на его зажимах U и обратно пропорциональна амплитуде магнитного потока возбуждения Ф_m

, (2.27)

где k – постоянный коэффициент для данной машины.

C увеличением момента нагрузки Ф_m возрастает, так как возрастает ток потребляемый двигателем. Следовательно механическая характеристика двигателя является мягкой (падающей). Механическая характеристика двигателя переменного тока является более крутопадающей чем у двигателя постоянного тока, так как при питании постоянным током присутствует только падение напряжения на активном сопротивлении обмоток возбуждения и якоря.

Регулирование скорости вращения в довольно широких пределах может осуществляться изменением напряжения, подаваемого на двигатель.

Коллекторные двигатели могут выполняться универсальными с питанием как постоянным так и переменным током. Для получения примерно одинаковых механических характеристик обмотку возбуждения выполняют секционированной (рис. 2.19) и на постоянный ток включают полностью (зажимы «=»), а на переменный ток – только часть обмотки (зажимы «»)

Рисунок 2.19 – Схема соединения обмоток универсального коллекторного двигателя

К.п.д. двигателей на переменном токе ниже чем на постоянном, что вызвано повышенными магнитными и электрическими потерями

Коллекторные двигатели переменного тока или универсальные выпускаются на сравнительно небольшие мощности – от 5 до 800Вт и применяются в промышленных и бытовых электроустановках (электроинструмент, вентиляторы, пылесосы, соковыжималки, мясорубки и др.