4.3.7. Загальні відомості про колекторні двигуни змінного струму та універсальні двигуни

При живленні ДПС від джерела змінної напруги напрями дії струмів в обмотці якоря і обмотці збудження (індуктора) змінюватимуся одночасно. За таких умов обертальний момент, який виникає від взаємодії струму в якорі з магнітним потоком індуктора створюватиметься так само, як і у разі живлення двигуна від джерела постійного струму. Разом з тим, внаслідок дії змінного струму в сталі статора двигуна будуть мати місце надто великі втрати енергії на вихрові струми та гістерезис і двигун буде працювати з дуже низьким ККД.

Для того щоб колекторні машини працювали на змінному струмі, конструктивно їх суттєво ускладнюють, а саме: осердя статора (індуктора) виготовляють з окремих листів електротехнічної сталі, як у машин змінного струму; у пазах звичайно неявнополюсного статора крім основної обмотки збудження і обмотки додаткових полюсів розміщують обмотку призначену для прямої компенсації магнітного поля якоря і зменшення індуктивного опору двигуна (це для підвищення cos двигуна); в якорі закладають допоміжну обмотку, яка поліпшує умови комутації і сприяє зменшенню іскріння під щітками.

Хоч колекторні двигуни змінного струму складніше та дорожчі ніж ДПС тієї самої потужності, проте вони мають певну перевагу перед асинхронними двигунами. На відміну від асинхронних двигунів в цих двигунах, як і в ДПС, можна значно простіше, плавно і у широких межах регулювати частоту обертання ротора. Потрібно підкреслити, що вони здатні працювати із швидкістю обертання ротора більше 3000 об/хв, що принципово неможливо для асинхронних двигунів загального призначення.

Рис. 4.74. Електрична схема (а) та механічна характеристика (б) універсального двигуна

Електротехнічна промисловість випускає колекторні змінного струму з послідовним і паралельним сполученням обмоток якоря і індуктора. Їх характеристики досить близькі до відповідних характеристик ДПС.

Потужні однофазні колекторні двигуни з послідовним з’єднанням обмоток застосовують в електротранспорті, двигуни малої потужності знайшли широке застосування в побутових приладах (міксери, вентилятори, компресори холодильників, приводи швейних і пральних машин, тощо) і в автоматиці.

Колекторні двигуни малої потужності, які працюють і на змінному, і постійному струмі називають універсальними.

Оскільки у колах постійного струму двигун має тільки омічний опір, а у колах змінного струму активний і реактивний опори, то номінальні напруги живлення двигуна від джерела постійної і джерела змінної напруги відрізняються одна від одної. Для того щоб при роботі на постійному і змінному струмі частоти обертання якоря були б приблизно однаковими обмотку індуктора двигуна виконують з відгалуженням і у коло змінного струму вмикають не всю обмотку, а тільки її певну частину.

Промисловість випускає універсальні двигуни переважно з послідовним сполученням обмоток якоря і індуктора потужністю до 600 Вт. Електрична схема та механічні характеристики універсального двигуна наведені на рис. 4.74