Универсальный коллекторный электродвигатель.

работает как от сети постоянного тока, так и от сети переменного тока. Возможность работы коллекторного двигателя после­довательного возбуждения от сети переменного тока объясняется тем, что при изменении полярности подводи­мого напряжения изменяются направления токов в обмотке якоря и в обмотке возбуждения. При этом изменение полярности полюсов статора практически совпадает с изменением направления тока в обмотке якоря. В итоге направление

электромагнитного вращающего момента не изменяется: М=CмIaФ=см(-Iа)(-Ф). В качестве универсального используют двигатель последовательного возбуждения, у которого ток якоря является и током возбуждения, что обеспечивает почти одновременное изменение направления тока в обмотке якоря Iа и магнитного потока возбуждения Ф при пере­ходе от положительного полупериода переменного напряжения сети к отрицательному. Если двигатель подключить к сети синусоидального переменного тока, то ток якоря ia и магнитный поток Ф будут изменяться по синусоидальному закону: i=Imax*sin(w1t); Ф=Фmax*sin(w1t-d), где d—угол сдвига фаз между током возбуждения и магнитным потоком, обусловленный магнитными потеря­ми в двигателе. Используя это выражения, получим формулу эл-маг момента коллекторного двигателя после­довательного возбуждения, включенного в сеть синусои­дального переменного тока, Нм: М'=Cм*Imax*Фmax* sinw1tsin(w1t-δ). При работе универсального коллекторного двигателя от сети переменного тока перемагничиванию подверга­ется вся магнитная система двигателя, включая стани­ну и полюса. Это приводит к увеличению магнитных потерь, для уменьшения которых станину и полюса статора приходится делать шихтованными. Коэффициент полезного действия универсального дви­гателя при его работе от сети переменного тока более низкий, чем при его работе от сети постоянного тока. Другой недостаток универсального двигателя — тяжелые условия коммутации, вызывающие интенсивное искрение на коллекторе при включении двигателя в сеть пере­менного тока. Этот недостаток объясняется наличием трансформаторной связи между обмотками возбуждения и якоря, что ведет к наведению в коммутируемых сек­циях трансформаторной ЭДС, ухудшающей процесс ком­мутации в двигателе. Частота вращения универсальных двигателей регу­лируется так же, как и в двигателях постоянного тока последовательного возбуждения. Наличие щеточно-коллекторного узла является причи­ной ряда недостатков универсальных коллекторных дви­гателей, особенно при их работе на переменном токе (искрение на коллекторе, радиопомехи, повышенный шум, невысокая надежность). Однако эти двигатели по сравнению с асинхронными и синхронными при часто­те питающего напряжения f1=50 Гц позволяют полу­чать частоту вращения до 10000 об/мин и более (наи­большая синхронная частота вращения при f1=50 Гц равна 3000 об/мин). Bзготавливаются не­сколько серий универсальных коллекторных двигателей например УВ, УЛ, МУН.

2. Электрические контакты. Износостойкость контактов, устройства дугогашения.

Соединение двух (или более) токоведущих элементов электрической цепи называют электрическим контактом. Различают подвижные и неподвижные контакты. При наличии неподвижных контактов токоведущие эл-ты эл. цепи в процессе работы не перемещаются друг относительно друга. В случае подвижных контактов (рычажные, скользящие контакты,) эл-ты цепи в процессе работы замыкаются и размыкаются. Важной характеристикой контактов явл. их электрическое сопротивление. Оно определяется в основном переходным сопрот., зависящим от площади контактирования. Для ум. переход. сопрот. стремятся увеличить силу прижатия контактов. Наличие тока в цепи контактов вызывает их нагрев, который пропорц. переход. сопрот. Т.е. по мере увеличения номинального тока коммутирующего аппарата необходимо повышать контактное нажатие. Кроме того, с ростом тока необходимо увеличить пов-ть охлаждения, т.е. размеры контактирующтх поверхностей. Размыкание электрической цепи при значительных токах и напряжениях, как правило сопровождается электрич. разрядом между расход. контактами. При расхождении контактов резко возрастает переходное сопротивление контакта и плотность тока в последней площадке контактирования. Контакты разогреваются до расплавления и образуется контактный перешеек из расплавленного металла, который при дальнейшем расхождении контактов рвется, и происходит испарение металла контактов.

Воздушный промежуток между контактами ионизируется и становится проводящим, в нем под действием высокого напряжения появляется электрическая дуга. Электрич. дуга способствует разрушению контактов и снижает быстродействие коммутационного аппарата. Наиболее эффективным способом гашения электрической дуги является ее охлаждение за счет перемещения в воздухе, соприкосновения с изоляционными стенками спец. Камер, которые отбирают теплоту дуги. В современных аппаратах широкое применение получили дугогасительные камеры с узкой щелью и магнитным дутьем. Дугу можно рассматривать как проводник с током; если его поместить в магнитное поле, то возникнет сила, которая вызовет перемещение дуги. При своем движении дуга обдувается воздухом; попадая в узкую щель между двумя изоляционными пластинами, она деформируется и в следствии повышения давления в щели камеры гаснет.