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直流电动机实际上具有一个变量:您要给电动机提供多少功率?交流电动机有两个变量:功率和频率。我不是电机专家,但是我希望交流电机能够独立控制速度和转矩,而直流电机则不能。方向控制也是一个问题。交流电动机的方向可以通过向其供电的旋转方向来控制。直流电动机的方向很难控制。
更广泛地讲,所有电动机都可以运行,因为某处存在旋转磁场。该旋转要么在电动机内部产生(自换向),要么是因为馈入电动机的功率本身在旋转(外部换向)。直流电动机必须是自动换向的;DC绝对不旋转。
如何实现电机内部的换向?通常,要么有电刷,要么在电动机中内置了一个逆变器。刷子磨损了,我怀疑还有其他缺点。如果要将逆变器安装到电动机中,为什么不将其放置在电动机外部并更好地控制电动机呢?
对于许多种交流电动机,旋转速度将与驱动电流的频率紧密相关。在许多情况下,以每秒转数为单位的旋转速度将是驱动频率的精确分数(以每秒循环数为单位)(例如1/3),或者是精确分数减去一定量的“滑移”(取决于驱动器)电压。尽管可以通过改变驱动电压来控制某些交流电动机的速度,从而允许产生不同程度的打滑,但改变驱动频率并尽量减少打滑更为有效。
还要注意,几乎所有能够完成少量工作的电动机都需要定期切换某些线圈中的电流极性。直流电动机和交流电动机一样。大多数直流电动机都使用机械换向器和电刷来进行这种切换。这些在需要维修或更换之前往往具有有限的使用寿命。有些人使用电子设备来切换实际的电动机电流,但实际上将它们变成“逆变器加交流电动机”的组合。
可能有很多原因。最明显的是,PMDC电动机中的电刷会磨损,需要根据环境在2000-5000小时后更换。交流电动机(感应电动机和PMSM aka无刷电动机又称为BLDC电动机)可以持续20,000小时。因此,如果免维护操作很重要,则可能需要交流电动机。
其次,如果您要进行任何速度或转矩控制,那么直流电动机就不会只有直流电。您将拥有PWM DC。而一旦你的电子产品要做到这一点,它不是那个太大的不同去PWM交流。
第三,许多现代感应电动机和PMSM控制器使用称为磁场定向控制的技术进行操作。这种控制方式使您既可以控制电动机在低速和高速时的平稳运行,又可以独立控制转矩和励磁场。您无法使用PMDC控件执行此操作,因为电刷/换向器会自动对齐磁场。因此,如果这对您很重要,则可以选择交流电而不是直流电动机。
交流电动机比直流电动机更可靠。直流电动机通过电枢中流动的电流产生输出功率。直流电动机通过换向器和电刷将电流传递到电枢。当每个电刷断开与电枢的每个连续接触杆的连接时,电枢的电感会产生电弧。这会使电枢和电刷陷坑,使电刷粗糙。粗糙度会同时磨损电枢和电刷。当交流电动机使用电磁转子时,电流通过滑环和电刷连接到转子。滑环上的电刷没有开关。这避免了直流电动机遭受电弧产生的点蚀。滑环和电刷的使用寿命比直流电动机的电刷和换向器长很多倍。大多数交流电动机通过使用感应耦合,磁滞,或转子中的永磁体。无刷电机的使用寿命可能仅受轴承寿命的限制。
交流电动机比直流电动机更可控。直流电动机控制器可以改变定子的磁场或施加到电枢的电压或电流。交流电动机控制器可以更改定子电压,电流,频率或相位或转子电流。一些交流电动机可以改变定子上的磁极数。与等效功率水平的直流电动机相比,这使得交流电动机能够在更宽的运行速度范围内有效地将电能转化为动力。