Коллекторные машины переменного тока

Электромеханическое преобразование энергии в коллекторных машинах переменного тока

Коллекторные машины переменного тока подсоединяются к сети переменного тока (рис. 6.1). Неизменная частота сети /_с преобразователем частоты ПЧ преобразуется в изменяющуюся частоту/= var. За счет изменения частоты в коллекторных двигателях переменного тока обеспечивается регулирование частоты вращения в широких пределах.

Коллекторные машины переменного тока применяются в регулируемых приводах переменного тока для получения частоты вращения выше синхронной частоты вращения поля. Коллекторные машины переменного тока находят наибольшее применение в однофазных сетях для привода бытовых приборов.

В некоторых западноевропейских странах коллекторные двигатели переменного тока используются в качестве тяговых двигателей. Трехфазные коллекторные двигатели пере;

Рис. 6.1. Схема коллекторной машины переменного тока менного тока выпускаются в небольших количествах мощностью в десятки и сотни киловатт.

Основным недостатком коллекторных машин переменного тока является плохая коммутация. Механический преобразователь частоты — коллектор в этих машинах работает в режиме преобразования переменного тока в переменный ток регулируемой частоты. Непосредственное преобразование переменного тока в переменный ток другой частоты без промежуточного звена постоянного тока осуществляется довольно сложно как в механическом преобразователе частоты, так и в полупроводниковом преобразователе частоты.

Коллекторные машины переменного тока из модели обобщенной машины получаются, если многофазную обмотку якоря привести к двухфазной, а па преобразователь частоты подать переменный ток (см. рис. 1.29).

В воздушном зазоре коллекторной машины переменного тока поля основной гармоники ротора и статора неподвижны относительно друг друга и существуют бесконечные спектры высших гармоник, поля которых перемещаются относительно друг друга. Подобная картина полей существует в воздушном зазоре и других типов электрических машин.

Дифференциальные уравнения коллекторных машин переменного тока могут быть записаны в виде (1.108) — (1.119). Однако динамике коллекторных двигателей переменного тока посвящено небольшое число работ, а при проектировании используются более простые формулы, гак как геометрия коллекторного двигателя переменного тока в основном определяется коммутацией.

Коллекторные двигатели переменного тока получили наибольшее распространение и развитие в начале XX в. Были предложены десятки оригинальных схем коллекторных двигателей переменного тока. Коллекторные двигатели переменного тока постепенно вытесняются регулируемыми приводами с асинхронными и синхронными двигателями. Трудоемкость изготовления коллектора и плохая коммутация ограничивают применение коллекторных двигателей переменного тока.

Большой вклад в развитие теории коллекторных двигателей переменного тока внесли Г. Гергес, И. Дери, Д. А. Завалишин, М. П. Костенко, М. Латур, Э. Томсон, Р. Рихтер, К. И. Шейфер и др. |3].