1. Теоретична частина

Однофазні колекторні двигуни (ОКД) – це двигуни, які за конструкцією схожі до двигуна постійного струму послідовного збудження, але працюють від мережі змінного струму. ОКД розвивають значні обертові моменти та мають невеликі габарити і масу внаслідок високих швидкостей обертання, які можуть досягати кількох десятків тисяч обертів за хвилину. Магнітна система таких двигунів шихтована, тобто зібрана з листів електротехнічної сталі. На явновиражених полюсах статора розташована обмотка збудження.

Для побутової техніки випускаються двигуни з швидкостями обертання від 5000 до 30000 об/хв, що живляться від мереж з промисловими частотами 50 – 60 Гц і стандартною напругою 220 В.

Широке застосування ОКД отримали завдяки можливості отримання найрізноманітніших швидкостей обертання, які можна просто, плавно та економно змінювати в широкому діапазоні, а також відносно високому коефіцієнту віддачі, значному пусковому моменту за невеликих пускових струмів і відносно низькій вартості. Однак, належить зауважити, що їх основний недолік – наявність щітково-колекторного вузла – істотно знижує надійність роботи, особливо в тяжких умовах експлуатації, а тому обмежує область застосування цих двигунів.

Проектування ОКД, як, зрештою, будь-якої електричної машини, передбачає розрахунок і конструювання. З погляду математики, розрахунок двигуна – невизначена задача з багатьма розв’язками, бо кількість невідомих, що їх необхідно знайти, більша за кількість рівнянь, які пов’язують їх. Тому під час проектування, як правило, задаються низкою певних значень деяких вихідних електромагнітних та конструкційних величин, базуючись на досвіді машин, розрахованих раніше, і, в результаті, отримують декілька варіантів нового двигуна, з яких вибирають оптимальний з погляду обраних критеріїв. Проте, результати розрахунків електричного двигуна доволі точно узгоджуються з досвідом лише для машин середньої та великої потужностей. Розходження між розрахунковими і дослідними даними викликані, зазвичай, розбіжностями властивостей магнітних матеріалів, неминучими похибками технологічного процесу виготовлення тощо.

Для електричних машин малої потужності в межах від кількох ват до декількох сотень ват розрахунок може виявитись набагато менш точним внаслідок зростання впливу побічних явищ, які не піддаються точному розрахунку та більшому впливу похибок технологічного процесу виготовлення.

Розрахунок ОКД проводять методом послідовних наближень. Особливо важливим є вибір основних розмірів та розмірів магнітного кола – його виконують у відповідності з кривими та формулами здебільшого емпіричного характеру, отриманими внаслідок узагальнення геометрії наявних двигунів, що зводить до мінімуму кількість необхідних перерахунків і коректувань.

Попередньо вибрані величини уточнюються в процесі розрахунку. Якщо отримані в результаті перерахунку значення певних величин виходять за накладені обмеження, необхідно перерахувати геометрію двигуна, тобто почати новий варіант розрахунку.

Далі наведено послідовність розрахунку ОКД. Розрахунок виконують з використанням калькулятора чи персонального комп’ютера.