Должен ли универсальный двигатель всегда вращаться с частотой переменного тока?

Нет, он будет вращаться со скоростью, определяемой нагрузкой. Свидетельствуйте, что ток и, следовательно, магнитное поле, создаваемое катушками статора, находится либо в фазе, либо в противофазе с током ротора, с$\pi$- изменение фазы, вызванное коммутатором с разъемным кольцом. Таким образом, крутящий момент в каждой половине оборота ротора будет пульсировать с удвоенной частотой сети переменного тока, но всегда будет в одном направлении, независимо от фазы переменного тока. Токи статора создают магнитное поле, пропорциональное$H(t)=\cos(\omega\,t+\delta)$, а крутящий момент на роторе пропорционален$\tau(t) = I(t)\,H(t)\,\cos(\theta) = H(t)\,\cos(\omega\,t+\delta)\,\cos(\theta) = \cos^2(\omega\,t+\delta)\,\cos(\theta)$, где$\theta$- угловое положение ротора. $\cos^2$гарантирует, что крутящий момент продолжает толкать ротор до тех пор, пока$\theta=0$, в этот момент коммутатор с разъемным кольцом меняет фазовое соотношение между двумя переменными токами. Итак, мы видим, что в целом крутящий момент пропорционален:

и так всегда в одном и том же направлении: среднее время$\cos^2(\omega\,t+\delta)$существование$\frac 12$.