交流整流子电动机

通用电机是一种可以在交流或直流电源下运行的电动机，它使用电磁铁作为定子来产生磁场。 它是一种换向串绕电机，其中定子的励磁线圈通过换向器与转子绕组串联连接。 它通常被称为交流串激电动机。 通用电机在结构上与直流串励电机非常相似，但稍作修改，使电机能够在交流电源下正常运行。 这种类型的电动机可以在交流电下运行良好，因为励磁线圈和电枢中的电流（以及由此产生的磁场）将与电源同步交替（反极性）。 因此，所产生的机械力将沿一致的旋转方向发生，与施加电压的方向无关，但由换向器和励磁线圈的极性决定。

交流整流子电机具有启动转矩大、可高速运行、重量轻、结构紧凑等特点。 它们通常用于便携式电动工具和设备，以及许多家用电器。 它们也相对容易控制，使用抽头线圈的机电方式或电子方式。 然而，换向器有磨损的电刷，因此它们很少用于连续使用的设备。 此外，部分由于换向器的原因，通用电机通常在声学和电磁方面都非常嘈杂。

并非所有串绕电机都能在交流电流下正常运行。如果将普通串绕直流电机连接到交流电源，则运行效果会很差。 通用电机以多种方式进行了修改，以允许正常的交流电源运行。 通常会添加一个补偿绕组以及叠层极片，这与直流电机中的实心极片相反。 通用电机的电枢通常比直流电机具有更多的线圈和板，因此每个线圈的绕组更少。 这降低了电感。

即使与交流电源一起使用，这些类型的电机也能够以远高于主电源的旋转频率运行，并且由于大多数电机的性能会随着速度的提高而提高，这意味着它们可以轻巧而强大。 然而，通用电机的效率通常相对较低：小型电机的效率约为 30%，大型电机的效率高达 70-75%。

串联绕线电动机通过减速来响应增加的负载； 由于相同的电流流过电枢绕组和励磁绕组，因此电流增加并且转矩与电流的平方成比例地增加。 如果电机失速，电流仅受绕组总电阻的限制，扭矩可能非常高，并且存在绕组过热的危险。 反电动势有助于电枢电阻限制通过电枢的电流。 电机首次通电时，电枢不旋转。 在那一刻，反电动势为零，限制电枢电流的xxx因素是电枢电阻。 通常电机的电枢电阻较低； 因此，通电时通过电枢的电流会很大。 因此，可能需要额外的电阻与电枢串联以限制电流，直到电机旋转可以建立反电动势。 随着电机旋转的增加，阻力逐渐消失。 速度-转矩特性是失速转矩和空载速度之间几乎完美的直线。 这适合大惯性负载，因为速度会下降，直到电机慢慢开始旋转，并且这些电机具有非常高的失速扭矩。

随着速度的增加，转子的电感意味着理想的换向点发生变化。 小型电机通常具有固定换向。 虽然一些较大的通用电机具有可旋转换向，但这种情况很少见。 相反，较大的通用电机通常具有与电机串联的补偿绕组，或者有时采用电感耦合，并且与主磁场轴成 90 电角度。 这些降低了电枢的电抗，并改善了换向。

励磁绕组与电枢绕组串联的一个有用特性是，随着速度的增加，反电动势自然会降低两端的电压和流经励磁绕组的电流，从而在高速时削弱磁场。 这意味着对于任何特定的施加电压，电机都没有理论上的xxx速度。 交流整流子电机可以并且通常以 4000–16000 RPM 的高速运行，并且可以超过 20,000 RPM。 相比之下，交流同步电机和鼠笼式感应电机的轴转动速度不能超过电力线频率所允许的速度。 在使用 60 Hz 交流电源的国家/地区，此速度限制为 3600 RPM。