Mnohým dobře známý asynchronní Střídavé motory nejsou bez svých nevýhod, jako je nízká přetížitelnost, složitost a malý rozsah ovládání a nízký rozběhový moment. Všechny tyto problémy jsou již dlouho úspěšně vyřešeny ve vztahu k obecným průmyslovým asynchronním elektrickým pohonům.
Některé elektrické pohony však používají motory, které jsou napájeny střídavým proudem, ale poskytují celou řadu výhod spojených se stejnosměrnými elektrickými stroji. Hovoříme o jednofázových střídavých kolektorových motorech.
Faktem je, že jakýkoli stejnosměrný motor může teoreticky pracovat ze sítě střídavého napětí. Směr jeho elektromagnetického momentu totiž v každém okamžiku závisí na aktuálním směru elektrických proudů ve vinutí kotvy a v budícím vinutí.
Pokud jsou obě vinutí připojena ke stejné střídavé síti s frekvencí 50 Hz, proud v nich bude současně měnit svůj směr. Točivý moment proto nezmění svůj směr – motor nabere otáčky, a to i při zatížení.
V praxi jsou však věci trochu složitější. Při nezávislém nebo paralelním zapojení budícího vinutí nevyhnutelně dochází k fázovému posunu mezi síťovým napětím a budícím proudem. Poté bude elektromagnetický moment střídavě měnit svůj směr a normální provoz pohonu nebude možný.
Proto komutátorové motory určené pro připojení na střídavou síť mají budicí vinutí zapojeno sériově s vinutím kotvy. V tomto případě je proud vinutí společný a jeho směr se může měnit pouze v obou vinutích.
To poskytuje elektromagnetický moment konstantního směru. Typicky je budicí vinutí rozděleno na dvě části, z nichž jedna je připojena před kotvou a druhá za (vzhledem k fázovému vodiči). Pro eliminaci vlivu reakce kotvy jsou často zahrnuta přídavná kompenzační vinutí.
Pro připojení do sítě střídavého napětí není vhodné tradiční pevné svařované magnetické jádro statoru pro stejnosměrné motory – vířivé proudy a s nimi spojené ztráty remagnetizací dosáhnou příliš vysoké hodnoty. Proto jsou magnetická jádra střídavých kolektorových motorů vyrobena laminovaná z jednotlivých desek.
Mechanické a elektromechanické charakteristiky střídavých komutátorových motorů jsou podobné jako u sériově vinutých stejnosměrných motorů. Ale celkově jsou charakteristiky horší: kvůli fázovému posunu střídavého proudu spotřebuje elektromotor kolektoru více proudu. Ke zvýšení dochází v důsledku vzniku reaktivní složky a stává se také příčinou poklesu účinnosti.
Jejich přepínání je komplikováno přítomností zařízení kolektor-kartáč. Proto je výkon jednofázových kolektorových strojů omezen na několik kilowattů. Vysoký výkon není praktický kvůli vysokým ztrátám a zvýšenému opotřebení kartáčů a kolektorových desek.
Nepřetržitá komutace kartáčů na komutátoru střídavých motorů může generovat poměrně silné elektromagnetické rádiové rušení. Toho si snadno všimnou lidé, kteří mají zkušenost se současným holením 220V holicím strojkem a poslechem rádia. Pro minimalizaci těchto rušení jsou paralelně s kotvou motoru instalovány filtry obsahující kondenzátor.
Standardní střední doba mezi poruchami střídavých komutátorových motorů je několik tisíc hodin. To je samozřejmě málo oproti běžným „asynchronním“. Mají však i své výhody.
Rychlost otáčení tak může být nastavena ve velmi širokých mezích a různými způsoby: snížením napětí nebo zavedením dodatečného odporu do napájecího obvodu. Změna frekvence napájecího napětí však nemá vliv na otáčky elektromotoru kolektoru.
Maximální a jmenovité otáčky kolektorových motorů mohou dosáhnout deseti tisíc otáček za minutu, což je u asynchronních motorů nedosažitelné. Kromě toho mají velmi dobrý rozběhový moment, jsou schopny odolat vážnému přetížení a dokonce i zkratovým podmínkám po dobu několika sekund, aniž by došlo k poškození jejich konstrukce.
Jednofázové kolektorové motory se vyznačují vysokým měrným výkonem: jsou kompaktní a citlivé. Díky své nepříliš složité konstrukci si tyto stroje získaly poměrně širokou oblibu mezi výrobci domácích spotřebičů a ručního elektrického nářadí.
Naprostá většina vysavačů, praček, kuchyňských robotů, úhlových brusek a vrtaček je tak vybavena jednofázovými kolektorovými elektromotory, které lze připojit jak na střídavou, tak i na stejnosměrnou síť.
Pro připojení do stejnosměrné sítě využívají celé budicí vinutí a pro připojení do sítě střídavého proudu jeho část. Poté zmizí potřeba kompenzačních vinutí a motor lze považovat za univerzální.
