Введение
Электрические машины переменного тока используются как в качестве генераторов, так и в качестве двигателей. Наибольшее применение имеют двигатели переменного тока, области применения и диапазон мощности которых достаточно широки: от долей ватт (для привода устройств автоматики) до нескольких тысяч киловатт (для привода прокатных станов, шахтных подъемников и других механизмов). Двигатели переменного тока широко используются для привода подъемных средств в качестве крановых двигателей и привода транспортных средств в качестве тяговых двигателей. Основные преимущества двигателей тока по сравнению с бесколлекторными двигателями переменного тока — хорошие пусковые и регулировочные свойства, возможность получения частоты вращения более 3000 об/мин, а недостатки — относительно высокая стоимость, некоторая сложность в изготовлении и пониженная надежность. Все эти недостатки машин переменного тока обусловлены наличием в них щеточно-коллекторного узла, который к тому же является источником радиопомех и пожароопасности. Эти недостатки ограничиваю! применение машин переменного тока.
В данном разделе рассмотрены машины переменного тока общего назначения, получившие наибольшее применение в современном электроприводе. Рассмотрены также некоторые виды машин переменного тока специального назначения, главным образом применяемые в устройствах автоматики. В заключение следует отметить, что наибольшее практическое применение получили машины переменного тока в качестве электродвигателей. Объясняется это возрастающим применением в качестве источников переменного тока полупроводниковых выпрямительных устройств, имеющих более высокие технико-экономические показатели по сравнению с коллекторными генераторами переменного тока.
Однофазный коллекторный электродвигатель
Коллекторные двигатели очень похожи на двухполюсные моторы. Блок состоит из рамки прямоугольной формы, которая размещена в электромагните. Полюсы магнита способствуют тому, что рамка под напряжением начинает вращаться в их пределах. Асинхронный двигатель получает электрическую энергию при помощи контактов в форме полуколец. Иногда коллекторное устройство питается за счет щеток, которые соприкасаются с рамкой. Щетки изготавливаются из металлического сплава.
При этом, если микродвигатель может иметь одну или две рамки, то реальный движок для различных аппаратов оснащен большим количеством подобных отводов. Для их подключения редко используется несколько контактов-полуколец, гораздо чаще они соединяются со щетками, которые способны захватить большую площадь. Намотка якоря коллекторного двигателя представляет собой набор из медных пластинок на специальный цилиндр. После к ним привариваются при помощи сварочных работ концы обмотки, что гарантирует безопасность и эффективность работы.
Аварии и соскакивания пластин и обмоток с цилиндра невозможны в связи с «мертвым» соединением. Электрический мотор, в общей сложности, состоит из двух частей: статора и якоря. Статор, размещенный между магнитами, при включении в сеть начинает вращаться, в то время, как якорь остается неподвижным. Исходя из такой конструкции, принцип работы коллекторного двигателя основан на последовательном соединении всех рабочих частей. Он соприкасается со щетками или контактами-полукольцами. В свою очередь, к коллектору присоединяется обмотка ротора. Универсальный коллекторный мотор имеет последовательное соединение статора и ротора.
Коллекторный двигатель от 2 кВт можно использовать как для переменного тока, так и для переменного. Это является большим преимуществом сравнительно с многочисленными двигателями определенного типа работы.
Высокие скорости вращения ротора. Поэтому он используется для различных авиамоделей (импеллерный Su-47 XL), вращения шпинделя токарного станка и прочих промышленных приборов. Помимо этого, такие механизмы также применяются для работы стиральной машины, пылесосов и т. д.