电机作为能量转换的枢纽,其核心作用在于将机械能与电能之间进行转换。电机种类繁多,其中直流电机与交流电机是两大主要类型。
直流电机与交流电机的区分
一、电机结构之异
对于交流电机,其内部设有一线圈,此线圈的阻值通常适中,约在百欧姆左右。以移相式为例,它具备启动绕组和运行绕组,结构相对复杂。
相较之下,直流电机则主要由定子和转子构成。过去常见的为有刷电机,转子上装有电刷,并配合霍尔传感器进行位置检测,与转换片交替接触形成交变磁场,从而实现转动。直流电机的体积通常较为紧凑,如今更多企业选择使用直流无刷电机。
二、工作原理之别
交流电机依赖交流电进行供电,可通过交流开关元件如晶闸管进行电机通断控制。例如,对于220的交流电机,可选用耐压值达400VAC甚至600VAC的晶闸管。
而直流电机则需直流电进行供电,常采用PWM技术控制。PWM信号的占空比可调,为电机输出提供了灵活性。如无刷直流电机输出图所示,上下臂交替导通,可实现310V的电机输出。直流电机可实现无级调速,速度等级可调至很高,且可通过增加反馈信号实现闭环调速和刹车功能,输出稳定性极佳。
三、输出功率之差异
通常情况下,直流电机的功率较交流电机稍小,特别是无刷电机,虽克服了有刷电机的诸多问题,但亦存在如共振等新的挑战。
进一步探讨其优劣:
直流电机的优点在于其控制简单、效率较高、成本低且技术成熟。其缺点也较为明显,如电机体积较大,大功率电机的尺寸难以控制,且内部碳刷和换向器需定期维护和更换。