Среднее профессиональное образование а. В. Грищенко, В. В. Стрекопытов электрические машины и преобразователи подвижного состава

4.7. Коллекторные машины переменного тока. 
Стремление получить электродвигатель, имеющий хорошие регулировочные свойства и 
работающий от сети переменного тока, обусловило создание коллекторных двигателей 
переменного тока. Коллекторный двигатель постоянного тока в принципе может работать от 
сети переменного тока, так как в этом случае изменение направления тока в обмотке якоря и 
в обмотке возбуждения происходит одновременно. Также одновременно происходит 
изменение направления тока якоря I
я
и магнитного потока возбуждения Ф. В итоге среднее 
значение электромагнитного момента за период остается положительным. Такие 
электродвигатели могут быть однофазными или трехфазными. Однофазные коллекторные 
двигатели переменного тока преимущественно имеют последовательное возбуждение. Ток 
якоря и магнитный поток возбуждения у них совпадают по фазе, поэтому среднее значение 
электромагнитного момента в двигателе последовательного возбуждения больше, чем в 
двигателе параллельного возбуждения. По своей конструкции однофазные коллекторные 
двигатели переменного тока отличаются от электродвигателей постоянного тока тем, что их 
станина и главные полюсы делаются шихтованными из листовой электротехнической стали, 
а обмотки якоря исполняются в «елочку». Такая технология позволяет сократить магнитные 
потери, которые при работе электродвигателя от сети переменного тока повышаются, 
поскольку переменный ток в обмотке возбуждения вызывает перемагничивание всей 
магнитной системы машины, включая станину и сердечники полюсов. Основным 
недостатком однофазных коллекторных двигателей являются тяжелые условия коммутации, 
обусловленные тем, что в коммутируемых секциях помимо реактивной ЭДС е
р
и ЭДС в 
обмотке якоря Е
я
наводится трансформаторная ЭДС е
т
. Возникновение трансформаторной 
ЭДС объясняется тем, что переменный ток в обмотке возбуждения создает переменный 
магнитный поток, который пронизывает коммутируемые секции и индуцирует в них ЭДС. 
Для уменьшения трансформаторной ЭДС необходимо уменьшить магнитный поток Ф
мах
. 
Чтобы мощность электродвигателя при этом осталась прежней, увеличивают число полюсов 
или применяют одновитковые секции, хотя это приводит к росту числа коллекторных 
пластин. При помощи добавочных полюсов с обмоткой, включенной в цепь якоря, в 
коммутируемых секциях создают ЭДС е
к
, частично компенсирующую е
р
и е
т
. Однако полной 
компенсации указанных ЭДС можно добиться только при определенных значениях тока 

---

59 / 203 
якоря и его частоты вращения. При других режимах работы электродвигателя условия 
коммутации остаются тяжелыми. В момент пуска электродвигателя условия коммутации 
наиболее тяжелы, так как в этот момент противо ЭДС равна нулю, а ЭДС е
р
и е
т
достигают 
наибольших значений. Регулировать частоту и направление вращения ротора однофазного 
коллекторного двигателя можно теми же способами, что и в двигателях постоянного тока 
последовательного возбуждения. Однофазные коллекторные электродвигатели малой 
мощности (до 500 Вт) не имеют ни компенсационной обмотки, ни добавочных полюсов. Эти 
двигатели могут работать как от сети постоянного, так и от сети переменного тока, поэтому 
их называют универсальными коллекторными электродвигателями. Рассматриваемые 
коллекторные электродвигатели широко используются в электроинструментах различного 
назначения. 
Контрольные вопросы 
1. Почему увеличенное скольжение ротора вызывает нагрев машины? 
2. Как зависит частота вращения асинхронного двигателя от числа пар полюсов? 
3. Укажите особенности выполнения обмоток статора, асинхронных электродвигателей. 
4. Объясните природу возникновения вращающего момента ротора асинхронного 
электродвигателя. 
5. Что характеризует величина cosφ? 
6. В чем заключаются особенности работы коллекторных машин переменного тока?