§ 117. Универсальный коллекторный двигатель

Универсальные коллекторные двигатели предназначаются для работы от сети как постоянного, так и переменного тока.
Принципиально любой двигатель постоянного тока может работать от сети переменного тока, так как развиваемый двигателями вращающий момент, зависящий от произведения тока в якоре и магнитного потока полюсов, не меняет направления при одновременном изменении направления тока в якоре и магнитного потока полюсов.
Для создания достаточно большого вращающего момента необходима одновременность изменения направления тока в якоре и магнитного потока полюсов, т. е. совпадение по фазе тока в якоре и потока полюсов.
В двигателе параллельного возбуждения такого совпадения по фазе обеспечить нельзя, так как магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения, из-за большого индуктивного сопротивления этой обмотки отстает по фазе от приложенного напряжения примерно на четверть периода.
В двигателе последовательного возбуждения ток в якоре является одновременно и током возбуждения. Пренебрегая углом сдвига фаз между током возбуждения и магнитным потоком, можно считать совпадающими по фазе ток в якоре и магнитный поток, т. е. их изменения одновременными.
В конструктивном отношении универсальные коллекторные двигатели имеют существенное отличие от машин постоянного тока. Магнитопровод статора такого двигателя набирается из листовой стали для уменьшения потерь на вихревые токи.
Универсальные двигатели обычно выполняют с двумя обмотками возбуждения (рис. 167). При работе от сети постоянного тока двигатель подключается зажимами «0» и «=», а при работе от сети переменного тока — зажимами «0» и «~».

Таким образом, при работе на переменном токе число витков обмотки возбуждения значительно меньше, чем при работе на постоянном токе, вследствие чего коэффициент мощности оказывается сравнительно высоким. Характеристика универсального коллекторного двигателя при работе от сети переменного тока аналогична его характеристикам при работе от сети постоянного тока, т. е. подобна характеристикам двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением.

Контрольные вопросы

1. Объясните устройство и принцип работы генератора постоянного тока.
2. Каково назначение и устройство коллектора?
3. Какие типы обмоток якорей машин постоянного тока известны вам?
4. На какую часть окружности коллектора должны отстоять щетки у шестиполюсного генератора при простой волновой (последовательной) обмотке его якоря?
5. От чего зависит э. д. с. машины постоянного тока?
6. Каковы причины искрения под щетками и меры его устранения?
7. Каким образом протекает процесс самовозбуждения генератора?
8. Каково соотношение между э. д. с. генератора и напряжением на его зажимах при нагрузке?
9. Изобразите и объясните внешние и регулировочные характеристики генераторов различных схем возбуждения.
10. Объясните принцип работы двигателя постоянного тока.
11. Каким образом можно изменить направление вращения якоря двигателя постоянного тока?
12. От чего зависит вращающий момент и число оборотов якоря двигателя постоянного тока?
13. Как осуществляется пуск в ход двигателей постоянного тока?
14. Каким образом изменяется вращающий момент и число оборотов с изменением нагрузки двигателя параллельного и последовательного возбуждения?
15. Объясните характеристики двигателей смешанного возбуждения.
16. Расскажите об устройстве универсальных коллекторных двигателей.