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交流电机和直流电机优缺点

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2023/3/13 10:17:58

交流电机和直流电机都是将电能转化为机械能的装置,从名称就能清楚的知道,交流电机由交流电供电,直流电机由直流电供电。但这不是全部区别,它们之间还有其他一些不同。

交流电机是使用电磁感应将电能转换为机械能的电机类型,交流电机由交流电供电,由此得名。交流电机进一步分为:

1、感应电机(异步):使用电磁感应将电能转换为机械能。 

2、同步电机: 将电能转换为机械能并以同步速度运行。

直流电机是一种将电能转换为机械旋转能的电机,直流电动机由直流电供电。直流电机进一步分为:

1、永磁直流电机

2、串绕直流电机

3、并联绕组直流电机 

4、复合绕组直流电机

5、无刷直流电机 

交流电机和直流电机有以下不同点:


电源性质


交流电机的主要输入电源是交流电,因此,交流电机根据电磁感应原理运行。交流电机的供电电源有单相或多相或三相电源,多相或三电源具有不同的电压输入,以不同的角度(1202π/3弧度)运行。

直流电机的初级输入电流是不改变方向的直流电,它是单向的。直流电机中的能量通常来自电池、直流电池或交流到直流电源转换器。


换向过程


交流电机中,电枢的输入电源是交流电,不存在换向过程。交流电机向静止的定子提供输入,没有碳刷和换向器。

直流电机电枢的输入电源是直流电,换向过程是必要的。直流电机为旋转的转子提供输入,碳刷和换向器对于直流电机来说是不可少的。碳刷需要定期维护,并增加了直流电机的额外维护成本。另外,碳刷还会影响直流电机的使用寿命。


磁场


在交流电机中,交流电为定子线圈提供电流。作为回报,它会产生旋转磁场,从而在转子线圈中产生电动势(EMF)。EMF在转子中产生电流,然后转子旋转。

磁场在直流电机中是静止的,即它不旋转。但是电流供应给电枢,这导致电枢旋转。


调速


交流电机可以通过改变输入频率来控制交流电机的速度。将交流电的输入频率提供给定子时,它与电机的速度成正比。这意味着当增加频率时,发动机的速度也会增加。为了控制交流电机的速度,通常使用变频驱动控制器(VFD)。

直流电机通过改变直流电机的电枢电流和电压来控制电机速度。通过PWM,直流电机的速度控制过程更容易。PWM又称脉冲宽度调制是使用微控制器控制直流电机速度的标准方法。


维护


交流电机中没有换向器和电刷,这使得它们比直流电机成本更低、效率更高,维护的机会非常低。

对于直流电机,维护过程成本更高且更频繁。直流电机中的电刷和换向器使其维护成本高,并限制了电机的速度,最终使直流电机的寿命比交流电机短。


扭矩性能


提高交流电机的速度时,扭矩会降低,扭矩与交流电机的电机速度成反比。

直流电机对于需要速度控制的应用更有效,因为它们在速度范围内提供恒定的扭矩。另外,直流电机对负载变化的响应比交流电机快。


输入端子


在交流电机中,有三个输入端子,分别为RYBRYB代表红色、黄色和蓝色。通常,在三相交流电机中将三相按120 °角分开。


直流电机有两个输入端子,即正端子和负端子。

启动机制

多相交流电机是自启动的,不需要外部设备启动。 但并非所有电机都是自启动的,单相交流电机需要额外的电子设备,比如:电容器。

所有直流电机都是自启动的,这意味着它们不需要任何额外的设备即可启动。

应用领域

交流电机适用于大型工业应用,例如:钻机、水泵、机动越野设备、烤箱和热水器。

在精确位置控制和高扭矩应用中使用直流电机,另外还包括起重机、儿童玩具、小型电机、电梯、轧机和挖掘机。

交流电机的优缺点:

优点:

1、交流电机灵活且易于控制;

2、它们具有耐用性和更长的使用寿命;

3、交流电机几乎不需要维护;

4、它们具有较低的启动功率需求;

5、交流电机控制不同级别的速度和扭矩;

6、能够进行各种配置。

缺点:

1、交流电机无法在低速下运行;

2、定位控制很差;

3、会产生反电动势,从而使电机减速。

直流电机的优缺点:

优点:

1、具有便宜且直接的驱动设计;

2、安装很简单; 

3、能够提供出色的速度控制;

4、启动功率和扭矩更高。

缺点:

1、维护成本高且成本高;

2、容易受到灰尘的影响,从而降低其性能。



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