В устройствах автоматики и различных электробытовых приборах широко применяют универсальные коллекторные двигатели мощностью от нескольких ватт до нескольких сотен ватт, которые могут работать как от источниковпостоянноготока, такиоднофазноготока.
Устройство. Универсальный коллекторный двигатель устроен так же, как и двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением. Магнитная система выполняется полностью шихтованной, а катушки обмотки возбуждения состоят из двух секций и имеют промежуточные выводы. Секционирование же обмотки возбуждения делается потому, что в этом режиме из-за падения напряжения в индуктивном сопротивлении двигателя номинальная скорость вращения оказывается меньшей,чемприработенапостоянномтоке.
Длявыравниванияэтихскоростейприработенапостоянномтокев цепь якоря включают все витки обмотки возбуждения, а при работенапеременномтоке—толькочастьих, вследствиечегосоответственно уменьшается магнитный поток машины. В универсальных коллекторных двигателях, выпускаемых отечественной промышленностью, обмотка возбуждения подразделяется на две части, включаемые с обеих сторон якоря. Такое включение (симметрирование обмотки) позволяет уменьшитьрадиопомехи,создаваемыедвигателем.
При работе на постоянном токе универсальный коллекторный двигатель ведет себя так же, как двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением. Работа двигателя на переменномтокеимеетрядспецифическихособенностей.
Электромагнитныймоментприработенапеременномтоке
моментдвигателяможнопредставить в виде двух составляющих
—постояннойи переменной,изменяющейся с двойнойчастотой
γ — угол,возникающий из-за потерь мощностив стали.
Электромагнитный момент двигателя является переменным, а в отдельные промежутки времени — даже тормозным. Однако якорь двигателя вращается с равномерной частотой, так как он имеетсравнительно большоймоментинерции.
Среднее значение момента
ЭДС
зависимость частоты вращения от тока якоря
Механические (а) и рабочие (б) характеристики
универсального коллекторного двигателя(пост ток сплошные, перемштриховые)
Для того чтобы приблизить ее к механической характеристике пр постоянном токе (кривая 1), часть витков обмотки возбуждения пр переходе на питание переменным током отключают, т. е. уменьшаю магнитный поток машин. При этом обеспечиваются одинаковы номинальные частоты вращения двигателя в обоих режимах работ (кривая 3).
•Припеременномтокетокякорябольше, чемприпостоянном, изза появления реактивной составляющей и увеличения активной составляющей вследствие возрастания потерь в стали. По этим причинам КПД двигателя при переменном токе меньше, чем при постоянном.
•При работе на постоянном токе регулирование частоты вращения осуществляют путем включения в цепь якоря реостата, а также изменения питающего напряжения и тока возбуждения (шунтирования обмотки возбуждения реостатом). При работе на переменном токе регулирование частоты вращения осуществляют в основном изменением питающего напряжения; реже — включениемреостатавцепьякоря
Трансформаторная ЭДС индуцируется в коммутируемой секции переменныммагнитнымпотокоммашины.
Наличие трансформаторной ЭДС ухудшает коммутацию машины, а следовательно, может вызвать опасное искрение и значительные радиопомехи. Особенно при пуске двигателя в случае, когда трансформаторная ЭДС достигает большого значения из-за увеличенных значений пускового тока и потока возбуждения. По этой причине
коллекторные машины переменного тока средней и большой мощности не получили широкого применения. В универсальных коллекторных двигателях малой мощности трансформаторная ЭДС невелика и практически не ограничивает его нагрузку, как это имеет место в более мощных машинах. Однако срок службы щеток, коллектора и всей машины при работе на переменном токе сокращается по сравнению со сроком службы на постоянном токе.
Вентильныедвигатели
Вентильныереактивные, или вентильно-индукторные,двигатели (ВИД). В англоязычном варианте обычно имеет вариант SRD — Switched Reluctance Drive — переключаемый реактивный привод. Имеютхождениеидругиевариантыэтоготермина: управляемыйвентильныйреактивныйдвигатель,коммутируемый реактивныйдвигательспеременныммагнитнымсопротивлением, электронно-коммутируемыйдвигатель,бесконтактныйреактивный двигатель,двигательсэлектромагнитнойредукцией, шаговыйдвигатель,работающий в режимепостоянноговращения.
Всовременномвидевентильно-индукторныйдвигатель— это электромеханическийкомплекс, сочетающийвсебеэлектрическую машину индукторного типа (ИМ) и интегрированную систему регулируемого электропривода, включающую в себя преобразователь частоты, систему управления и датчик положения ротора. Нашли распространение и бездатчиковые системы управления.