虽然电机驱动着截然不同的应用,但其核心功能仍然是将电能转换为机械能。许多文章都强调了市场上每种独特电机的特点,但它们可以简化为两大类:交流电机和直流电机马达。

每种类型都有自己的优缺点,本文旨在让您清楚地了解交流或直流电机如何最适合您的应用程序。让我们来探索它们各自转换电能的方式、结构上的差异以及每种类型的最佳用例。

交流电机与直流电机的优缺点

权力

这两种电机之间的显著区别在于它们运行时的断电情况。

使用交流电时,电压每半个周期反转一次,从而改变电流的方向。这是通过交替电线两端的极性来实现的。因此,如果采用美国标准的120V/60Hz电源,每秒大约有120个半周期。

对于直流电,或直流电,电流必须保持单向(从正到负),因此电压必须保持恒定,以保持稳定的电流。你可以把直流电想象成一个带有明显正负极的电池。

电动机用交流电

在使用交流电的电线内部,电子不会像直流电那样以一致的速率在一个方向上移动,它们只是来回摆动并沿着能量传递(想想牛顿的摇篮).

交流电用于配电系统(家庭/办公室用电),原因很简单,在更高的电压下,电力传输效率更高,而在过去,交流变压器明显优于直流电压转换器。然而,电力电子技术的进步使高压直流(HVDC)成为一种新的趋势。为什么首选交流变压器?因为电子的来回“摆动”会产生电场,所以可以使用变压器来提升电压并保持电流相对较低。

通过保持低电流,通过导线的电阻减小,这相当于更高的效率。电阻和电压之间的这种相关性可以在幂律中找到:功率=电流*(电阻)^2。

那么,这一切与交流电机有什么关系呢?好的,基本上,交流电机是伟大的应用,需要很少的精度,如搅拌机或洗衣机。它们是你需要启动的对象,它们的速度可能会上升或下降,但400转/分和420转/分之间的差异可能并不重要。

电动机直流电

直流电机,另一方面,都是关于精度和稳定性,因为直流电源供应这些电机在一个恒定的电压。导线内的电子只能单向运动,而且通常速度稳定。

同样,这类似于AAA电池持续为电子设备提供1.5V电源(不包括损耗)直至其耗尽的方式。如果你有精密的电路/电路板或电子设备,需要稳定的能量才能正常工作,比如笔记本电脑,这会更好。

但是等一下,如果我家提供交流电源,但我的产品需要直流电源,我该怎么办?!大多数电子设备都有AC-DC转换器。这就是你笔记本电脑电源线上的块。

事实上,你可以感谢缝纫机上的转换器为AC/DC乐队的名字提供了灵感。使用直流电机,你可以通过调整电压来简单地控制速度,因为速度与施加在电枢上的电压成比例。

建设

虽然交流和直流电机的工作原理相同(一个磁场追逐另一个磁场),并且它们的外部可能没有明显的不同,但内部存在一些基本的差异,使它们各自独特。在阅读以下信息时,请记住,差异是由其输入/输出驱动的:交流电机为了效率和功率而采用交流电压,而直流电机为了稳定性而保持恒定电压。

交流电机制造

交流电机非常简单,因为所有的工作都是由交流电完成的。通过将电流注入环绕轴的固定线圈,就会产生一个变化的磁场,从而在轴或转子上产生电流。反过来,这会产生一个不断试图与静止线圈的磁场对齐的磁场,从而导致轴旋转。

因此,它们的速度与滑移量有关,即它们试图追赶的磁场滞后量,这是由电机的结构决定的。

记住,交流电流每秒以两倍于你的频率(Hz)从“正电压”到“负电压”。这意味着,按照美国60Hz的标准,电流每秒改变120次方向。

交流电机的简单性使其经久耐用,并显著降低了发生机械错误的机会。然而,它们的启动电流通常是稳态电流的六到九倍。效率和长寿命的结合使得它们在不需要太多能量损失和不需要经常更换电机的应用中很受欢迎(比如洗衣机)。然而,我对我的洗衣机的依赖程度很高,如果它坏了,我可能每年都会花钱买一台新的。不要告诉LG!

直流电机制造

由于电动机不可避免地需要一个旋转的磁场,而直流电流会产生一个恒定的磁场,因此电动机的构造就有点复杂了。回到我们之前使用的电池的例子,我们希望电池为我们的电路板提供一致的1.5 v,而不是疯狂地在交流电源提供的+1.5 v到-1.5V之间切换数百次每秒。同样地,为了让直流电机转换提供给它的一致电压,我们需要一个电机结构,将电压精确地转换成机械能。

要做到这一点,我们首先需要实现一些机械功能,以创建旋转磁场,从而移动电机。同样,这对于交流电机来说很容易,因为交流电源会自然地来回摆动,从而改变磁场。使用直流电时,磁场将保持不变。

因此,为了对抗,我们在直流电机的中心有几个旋转的线圈,它们连接到一个“换向器”。换向器在需要改变电流方向以旋转轴的准确时刻与极性相反的静止“刷”接触。

这可能是显而易见的,但这里的主要缺点是效率损失,这是由于换向器和电刷之间的接触引起的摩擦。效率损失以热的形式存在,如果电机过载,有时会产生火花。

函数

如果你厌倦了阅读所有的技术细节,只关心什么样的电机最适合你的需要,那么长句的答案是,它可以归结为你的特定应用。作为一个简短的回答,这里列出了每种电机的优缺点:

交流电机的优点

  • 通常效率更高
  • 寿命更长,失败的机会更少
  • 产生更少的热量
  • 更适合大功率应用(洗衣机、冰箱、机械)
  • 可直接接入家庭或办公室插座,无需转换器

交流电动机的缺点

  • 高启动电流
  • 有点笨重
  • 不适用于便携式应用程序
  • 直流电动机的优点
  • 低电磁干扰(适用于敏感电子设备)
  • 电路板和敏感电子器件的稳定性
  • 您可以使用电池电源运行产品
  • 更好的速度控制

直流电动机的缺点

  • 通常更昂贵
  • 低效率的
  • 更高的故障概率(拉丝型)

主要外卖

事实上,在您的设计中可能有几个因素会驱动您选择的电机类型电路板,电池,并需要微调你的速度控制,直流电机是一种方式去。如果你想要大功率、高效、持久,并且可以将你的产品连接到墙上的插座,交流电机将会做到这一点。