Универсальные коллекторные двигатели

Могут работать при питании и от сети постоянного тока (как обычные коллекторные двигатели), так и от сети переменного тока (поэтому и называются универсальными).

Конструкци я: подобна обычным коллекторным двигателям постоянного тока, однако, в отличие от них полюса в обязательном порядке следует делать шихтованными, так как по этим участкам течет переменный магнитный поток.

Особенности: обмотка возбуждения - последовательная.

Универсальные коллекторные двигатели - пожалуй, единственный тип электрических машин, у которых по обмотке возбуждения течет переменный ток.

Область применения: бытовые приборы малой мощности (Раздел 10), тяговые электродвигатели (Раздел 12.8.2.4).

Принципиальная схема и кривая изменения вращающего момента коллекторного электро­двигателя приведены на рис. 14.7.

Рис. 14.7. Схема и упрощенные кривые изменения основных величин

в коллекторном двигателе переменного тока [37]

 

В ряде случаев обмотка возбуждения разделяется на две части, включаемые с разных сторон якоря, что позволяет снизить радиопомехи.

При подключении электродвигателя к сети переменного тока по обмоткам возбуждения и якоря протекает ток, возбуждающий пульсирующий магнитный поток Ф. В результате взаимодействия магнитного потока Ф и токов в обмотке якоря I возникает крутящий момент М=с Ф I, и электродвигатель начинает вращаться. Момент М имеет все время одно направление, т.к. одновременно с изменением направления магнитного потока возбуждения изменяется и направление тока в обмотке якоря.

Если переменным током питать коллекторный двигатель параллельного возбуждения, то вследствие большой индуктивности обмотки возбуждения, ток возбуждения будет значительно отставать от напряжения. В результате между током якоря и потоком возбуждения окажется большой угол сдвига, и среднее значение момента станет небольшим.

Изменение направления вращения двигателя осуществляется переключением концов обмотки возбуждения или обмотки якоря.

Сравнение двух вариантов электропитания:

При переменном токе магнитная система двигателя оказывается менее насыщенной, чем при постоянном токе. Ток якоря в первом случае больше, чем в КД постоянного тока из-за появления реактивной составляющей и увеличения активной составляющей, вследствие возрастания потерь в стали. По этим причинам КПД двигателя при переменном токе меньше, чем при постоянном [18].

Сравнение с однофазным АД (другим электродвигателем, широко используемым в бытовых электроприборах):

Основное достоинство: возможность обеспечения частоты вращения выше 3000 об/мин при частоте питающего напряжения 50 Гц без использования преобразователя частоты.

Основной недостаток: наличие щеточно-коллекторного узла.

Конструкция универсальных коллекторных двигателей сложнее, чем у асинхронных двигателей и двигателей постоянного тока; это усложняет их эксплуатацию и снижает надежность, стоимость коллекторных двигателей переменного тока больше стоимости асинхронных двигателей с КЗ ротором [23].

Из-за того, что трансформаторная ЭДС в коллекторных двигателях переменного тока остается нескомпенсированной, она создает добавочный ток, замыкающийся через щетки. Это ухудшает коммутацию машины и может вызвать опасное искрение и значительные радиопомехи, особенно при пуске, когда трансформаторная ЭДС достигает большой величины из-за увеличенных значений пускового тока и потока возбуждения. По этой причине коллекторные машины переменного тока средней и большой мощности не получили широкого применения [18].

В универсальных КД 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 при переменном токе сокращается по сравнению со сроком службы на постоянном токе [18].

Отечественная промышленность выпускает универсальные коллекторные двигатели серий УЛ, МУН, УМТ, ДТА-4, УВ, М-1Д, ЭП, УД, Д2-03, ЭПП-1 и др [22].

 

 

Вентильные двигатели