Коллекторный двигатель

Коллекторный двигатель

Коллекторный двигатель – это электрическая машина, соединяющая обмотку ротора с коллектором для преобразования электрической энергии в механическую. Бывают коллекторные двигатели постоянного и переменного тока. Основным достоинством коллекторных двигателей постоянного тока является возможность регулирования частоты вращения в широком диапазоне, линейность механической и, в большинстве случаев, регулировочной характеристики, большой пусковой момент, высокое быстродействие, малая масса и объем на единицу полезной мощности и более высокий КПД по сравнению с двигателями переменного тока той же мощности. По функциональному назначению коллекторные двигатели постоянного тока подразделяются на силовые и управляемые. Силовые электродвигатели выполняются со стабилизацией и без стабилизации частоты вращения. КПД двигателей постоянного тока различной мощности лежит в пределах 10—85% и зависит от функционального назначения двигателя, режима работы, степени использования, способа возбуждения, конструктивного исполнения. Наибольший КПД имеют двигатели с полым якорем и возбуждением от постоянных магнитов, наименьший – двигатели с электромагнитным возбуждением. В коллекторном двигателе переменного тока ротор с коллектором используются в качестве механического преобразователя частоты. От синхронного и бесколлекторного асинхронного двигателя коллекторный двигатель переменного тока плавно и экономично регулирует скорость вращения при хороших пусковых и рабочих характеристиках, но данные двигатели малонадежны из-за необходимости тщательного ухода за коллекторными щетками. Коллекторные двигатели бывают однофазные и трехфазные. Однофазные двигатели, разработанные в конце XIX в., долгое время не применялись. Сегодня их вращающийся момент получается при взаимодействии магнитных полей, которые создаются обмотками возбуждения статора и обмоткой ротора. Этот вращающийся момент всегда направлен только в одну сторону. Изменить направление можно лишь при переключении концов обмотки возбуждения. Данная обмотка мощностью более 10—15 кВт служит для компенсации реакции ротора, а дополнительные полюсы служат для улучшения коммутации. Улучшениями коммутации занимался в 1912 г. электротехник К. И. Шенфер.

Трехфазные коллекторные двигатели переменного тока являются асинхронными электрическими машинами, которые работают со скоростью, отличающейся от скорости вращения поля. На статоре коллекторного двигателя располагается трехфазная обмотка, а на роторе – обмотка, соединенная с коллектором, имеющим трехфазную систему щеток. Данные двигатели бывают параллельного и последовательного возбуждения. При параллельном возбуждении одна обмотка ротора питается через контактные кольца от сети, а другая – вспомогательная – соединяется с коллектором, который имеет двойную трехфазную систему щеток. При этом обмотка статора состоит из трех отдельных секций – фаз. Щетки каждой фазы могут как сдвигаться, так и раздвигаться. Такие трехфазные коллекторные двигатели переменного тока иногда применяются в прядильной, резиновой и полиграфической промышленности.