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AC、DC和EC电动机有什么区别?

来源:未知     发布时间:2022-02-05 10:45:02

对于电机应用,工程师可以选择很多种方法。通常,工程师可以在直流(DC)电动机或交流(AC)电动机之间进行选择。机器设计涵盖了过去的基本电机类型之间的差异。



这些电子通信(EC)电动机在替代直流和交流电动机方面正在取得明显进步;特别是在需要达到能源效率法规的情况下。



EC电动机是由外部电子电路板控制的DC无刷电动机。这提供了更好的控制和更高的效率。

直流和交流电动机的基础




直流电动机依靠碳刷和换向环在旋转电枢中切换电流方向和磁场极性。内转子和固定的永磁体之间的这种相互作用引起了电动机的旋转。



根据maxon电动机,直流电动机受到其电刷系统的限制,使用寿命为1000-1500小时。如果承受极端负荷,则少于100小时。在良好的运行条件下,某些电动机可能会运行15,000小时。高速旋转仅受换向限制,通常每分钟最多可实现约10,000转。



直流电动机具有较高的效率,但是会遭受特定的损失。由于绕组中的初始电阻,电刷摩擦和涡流损耗,它们会失去效率。



交流感应电动机使用一系列由交流输入电压供电和控制的线圈。定子磁场是由输入电压产生的,而转子磁场是由定子磁场感应的。交流电动机的另一种类型是能够以精确的电源频率运行的同步电动机。磁场由流经滑环或永磁体的电流产生。由于异步电动机的滑差会降低速度,因此它们的运行速度比感应电动机要快。



交流电动机用于操作性能曲线上的特定点。该曲线与电动机的峰值效率一致。在这一点之外,电动机的效率会大大降低。交流电动机通过在转子上感应电流来消耗额外的能量以产生磁场。因此,交流电动机的效率不如直流电动机。实际上,由于次级磁场是由永磁体而不是铜绕组产生的,因此直流电动机的效率比交流电动机高30%。


电子换向电动机的效率




该图表比较了EC电动机,三相感应交流电动机,一相交流感应电动机和阴影极电动机的电动机效率。


EC电动机是由外部电子设备(电子电路板或变频驱动器)控制的无刷直流电动机。转子包含永磁体,定子具有一组固定绕组。机械换向由电子电路执行。电路板切换固定绕组中的相位,以保持电动机转动。这样可以提供适量的电枢电流。当在正确的时间以正确的方向传递电流时,可获得更高的精度。由于电动机的速度由外部电子设备控制,因此EC电动机的同步速度不受限制。



EC电机有几个好处。因为EC电机没有电刷,所以它们不会因电刷而火花或寿命短。其他优点包括:由于电子设备控制定子,因此它们不会浪费电能。它们提供了更好的性能和可控性,并且比感应电动机运行温度更低。就尺寸而言,小型电动机可实现与传统DC或AC电动机相同的输出。此外,较小的电动机节省了空间,并且当制造商使用外转子而不是轴电动机时,甚至可以节省更多的空间。



使用EC电动机,配电更加整洁。无刷直流电动机取决于单独的直流电源。交流电动机的电源通常会增加成本和复杂性。EC电动机可以通过其集成电子设备直接连接到交流主电源。它们并不完全取决于电压或频率。因此,电压的微小变化不会影响电动机的输出。


当将EC电动机与AC阴影极电动机或AC永久分裂电容器电动机的效率进行比较时,阴影极电动机的效率范围为15%至25%,永久分裂电容器(PSC)的范围为30%至50%,并且EC电机的效率为60%到75%。在美国能源部2013年的一份报告中,发现EC电动机是当前电动机应用中最有效的升级选择。



报告指出:PSC的效率范围非常广泛,例如在气流应用中为35-50%,尤其是在低于满负荷运行时。EC电动机在不同速度下的效率范围可能更窄,对于具有分数马力的电动机,其效率通常为70%左右;对于具有整体马力的电动机,其效率通常为80%以上。



EC电动机可用于低功率输出应用。他们也正在寻找一些具有高功率输出需求的小型设备,包括传送带和冷凝器单元。



在控制速度方面,EC电动机具有多个速度控制作为标准选项。例如,交流电动机可通过可选的外部速度控制器以多种速度提供。外部控制器可调节交流电动机的输入电压,从而改变其正弦波,进而增加电动机的使用寿命,并增加噪声。



对于EC电动机,换向电路接受的脉冲宽度调制为4到20 mA和0到10 V的输入。这将速度控制在10%到100%的范围内。使用集成电路,对EC电机的监视非常简单,设计人员可以轻松地对其进行访问以提供反馈。最后,EC电动机可提供软启动,降低的噪音并降低电动机的温度。



EC电动机通常用于低功率输出应用,例如小型风扇,伺服电动机和运动控制系统。然而,随着电子和材料的发展,EC电动机逐渐进入更大的输出场景,达到12 kW甚至更高。


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