6.8. Коллекторные двигатели переменного тока

Коллекторные двигатели постоянного тока позволяют плавно регулировать скорость вращения, что невозможно в случае асинхронных бесколлекторных двигателей переменного тока. Поэтому естественны попытки питать коллекторный двигатель постоянного тока переменным током и использовать его регулировочные свойства не прибегая к преобразованию переменного тока в постоянный.

Как мы установили ранее, одновременное изменение направления тока в якоре и в обмотке возбуждения не изменяет направление вращения двигателя постоянного тока. Это свойство используется в коллекторных двигателях переменного тока, где ток с частотой сети одновременно изменяет свое направление в обеих обмотках. Но при промышленной частоте 50 Гц переменное магнитное поле будет индуцировать в массивном статоре обычного двигателя постоянного тока очень большие вихревые токи, магнитное поле которых сильно ослабит основной магнитный поток, а большое индуктивное сопротивление цепи якоря обусловит низкий соsφ. По этим причинам вращающий момент обычного двигателя постоянного тока будет очень мал, кроме того, под щетками на коллекторе будет иметь место сильное искрение. Следовательно, конструкция коллекторного двигателя должна быть специально приспособлена к условиям переменного магнитного поля: необходимо заменить массивный статор, уменьшить индуктивность обмотки и улучшить условия коммутации. Всю магнитную систему коллекторного двигателя переменного тока набирают из отдельных изолированных друг от друга листов электротехнической стали, чтобы избежать ее сильного нагревания вихревыми токами. Для уменьшения реактивного сопротивления двигателя, ухудшающего соsφ, полностью компенсируется магнитное поле тока якоря. С этой целью станина двигателя снабжается компенсационной обмоткой, равномерно распределенной по окружности статора и последовательно соединенной с якорем таким образом, чтобы ток в ее проводниках был противоположен по направлению току в противолежащих проводниках ротора. Для улучшения компенсации ЭДС самоиндукции в секциях якоря статор делают неявнополюсным. Для получения удовлетворительной коммутации, при которой короткозамкнутая секция оказывается подобной короткозамкнутой обмотке трансформатора, число витков в секциях уменьшают, увеличивая число секций, и ограничивают ток включением между секциями и коллектором специальных резисторов. Наличие большого числа секций и пластин коллектора сильно увеличивает его размеры и является внешним отличительным признаком коллекторных двигателей переменного тока.

Почти все коллекторные двигатели переменного тока имеют последовательное возбуждение. Двигатели с параллельным возбуждением из-за большой индуктивности обмотки возбуждения и большого сдвига по фазе между током в якоре и магнитным потоком имеют очень небольшой вращающий момент и поэтому практически не используются.

Иногда встречаются маломощные универсальные двигатели, которые работают как от постоянного, так и от переменного тока. В этих двигателях обмотка рассчитана на работу от постоянного тока, а часть ее (отвод) — на работу от переменного тока, так как сопротивление одной и той же обмотки для постоянного тока меньше, чем для переменного.

Широко распространены маломощные универсальные коллекторные двигатели с последовательным возбуждением. Они используются в бытовой технике — в электродрелях, пылесосах, вентиляторах, кофемолках, электробритвах и т.п.

Приложение 1