Коллекторный двигатель переменного тока

К коллекторным машинам переменного тока относятся асинхронные машины особого исполнения на якоре (роторе) находится замкнутая якорная обмотка подключаемая к коллектору и назначение такой обмотки заключается в том чтобы иметь возможность регулировать частоту ЭДС создаваемую во вторичной обмотке асинхронной машины. По принципу действия такая машина является асинхронной, так как ротор вращается с частотой отличной от частоты поля статора. Преобразователем частоты является механический преобразователь в виде коллектора и щеточного механизма и ЭДС преобразователя частоты вводится во вторичную цепь и позволяет регулировать частоту вращения в широких пределах.

Разработка коллекторных машин переменного тока началась в 1880г. Эти машины разрабатывали Томпсон, Рихтер. Они находят достаточно ограниченное применение в системах однофазного и трехфазного тока малой и средней мощности.

Достоинства коллекторных машин переменного тока

  • Источник питания под рукой.
  • Возможность плавного регулирования частоты вращения до 4:1 без применения регулирующих устройств.

Недостатки коллекторных машин переменного тока

  • Мощность и диапазон регулирования ограничены условиями коммутации.
  • Сложность устройства.
  • Стоимость в два раза выше стоимости двигателя постоянного тока и в 3 — 5 раз стоимости асинхронного двигателя.

На сегодняшний день применяются следующие виды коллекторных машин переменного тока: трехфазный двигатель с питанием со стороны статора, трехфазный двигатель последовательного возбуждения, двигатели Шрага — Рихтера, каскадные соединения асинхронных двигателей с коллекторными машинами.

Трехфазный коллекторный двигатель переменного тока с питанием со стороны статора и параллельным возбуждением

Обмотка статора — обычная трехфазная обмотка. Обмотка ротора — обмотка якоря постоянного тока. Введение ЭДС со стороны источника питания на щетки установленные на коллекторе практически приводит к введению ЭДС частоты  в обмотку ротора через механический преобразователь частоты – коллектор. При изменении величины вводимой ЭДС или ее фазы достигается регулирование частоты вращения двигателя в пределах 1:2 -  1:4.

трехфазный коллекторный двигатель переменного тока с питанием со стороны статора и параллельным возбуждениемДля регулирования изменения ЭДС можно использовать два пути: с помощью согласующего трансформатора или смещением щеток. Машины данного типа выпускаются до 150 кВт, а по индивидуальным заказам до 1,5 МВт.

Трехфазный коллекторный двигатель с последовательным возбуждением

Отличается видом введения ЭДС во вторичную обмотку. Максимальный вращающий момент имеет место при угле сдвига магнитных осей статора и ротора 130-160° при угле сдвига альфа равным 0 или 180°. Электромагнитный момент равен нулю.

трехфазный коллекторный двигатель с последовательным возбуждениемТакие двигатели регулировать частоту вращения 1:4 поскольку с изменением угла альфа изменяется вращающий момент, то есть изменяется скольжение то с увеличением скольжения момент возрастает и следовательно с увеличением нагрузки имеет место возрастание момента, поэтому такие двигатели целесообразно применять в системах с резкой зависимостью момента от частоты вращения (вентиляторы, центробежные насосы).