显然,我们指的不是《地狱之路》(Highway to Hell)和《黑道归来》(Back in Black)中的AC-DC乐队。我们要问的问题是,谁的答案决定了第一个工程选择,换句话说,“交流电机还是直流电机”?
值得注意的是,这种选择简单地涉及电机电源类型,即使在选择精确的技术解决方案之前也是如此。实际上,电源类型决定了致动器的一些重要结构特征,从而影响其使用类型和相对性能。
那么,让我们试着给这个问题一个答案:交流还是直流?

直流电机

大,大规模和强大,它们是一个年龄的遗产,当时等待未来的PWM技术,只有在直流系统上就是可能的。
In particular, the most performing structural typologies of DC motors provided for the possibility of regulating independently field voltage and current (i.e. of the stator winding when present as replacement of permanent magnets) and armature voltage and current (that is to say of the rotor winding).With configurations like the above-described one (called with independent regulation), it was possible to obtain specific operation curves for each type of application.交流或直流电动机
只要适当调节电压和电流等,就可以得到站立启动时扭矩传递最高,然后随着转速的上升几乎线性下降的情况。这些是(现在仍然是)典型的驱动需求。然而,在应用的情况之外,我们正在分析与使用这种类型的电机有关的优点和缺点。

刷子和火花

在结构上,直流电机均采用绕线转子;显然,为了保持旋转方向不变,必须给电枢电流,使产生的磁场始终与定子磁场相互作用;然而,由于转子在自己的轴上旋转,转子磁场(移动旋转)与定子磁场(固定)之间的磁场相互作用每180°反转一次;以这种方式供电的直流电动机实际上会在0°和180°之间摆动,而不是旋转。将推理扩展到每个角度分数,我们推导出转子绕组在每个角度分数下得到的动力部分与前一个分数和后面的分数不同。
因此,在直流电动机中,转子绕组实际上是由许多部分组成的,每个部分都以一定比例的圆角提供动力。
直流电动机的转子轴总是配备一个环细分为纵向扇区,彼此绝缘,每一对作为电枢绕组的一段接触端子。
由于转子转动,转子电源,其通过滑动触点(刷子)提供,然后连续为转子绕组的不同部分提供,使磁场之间的相互作用保持恒定和最大值。
因此,DC电机在旋转期间意味着多个电路切换;我们甚至可以说明越高的切换号(即,转子绕组的分馏越多),电动机提供恒定的扭矩,对应于可以提供的最高扭矩。不幸的是,每个切换都需要刷子打开一个电路并立即关闭连续的电路,这意味着Spark生产,因此是无线电障碍的来源;雷竞技app下载官方版这种干扰,取决于电动机功率和旋转速度,也可以是值得注意的实体并防止或影响其他连续电子部件的操作。然后通过由于滑动触点的磨损而通过必要的周期性维护确定的机器停机时间的成本加入该问题方面。

交流:无干扰

在绝大多数情况下,备用电流电机不需要,因为转子没有缠绕,所以滑动触点;在这种类型的致动器中,移动部件的磁场通过直接由固定在某种“虚拟”转子绕组上的部件中的诱导而产生的,该部件是其结构形状的“灰鼠笼”所存在的“灰柱笼”。交流或直流电动机
仅仅是为了信息,在技术文献中,这些电机以多种方式调用,包括“异步电动机”,“异步电动机”,“短路中带转子的电机”,以及自然地具有明确的松鼠引用。
无电刷和由此产生的火花取消了直流电机强加的所有维护要求,限制了复位干预,仅更换轴承磨损时。此外,由于在结构上比直流电机简单得多,交流电机提供了低投资成本的非次要好处。
另一方面,这种类型的电动机强烈地承受站立启动,需要比普通电动机高10倍的拾取电流。如果不加以控制,这种现象会导致严重的过热,在许多情况下,甚至会对电机造成致命的伤害。交流电机,用于没有频繁停止或减速发生的应用场合,因此,需要适当的冷却、额外通风和/或适当的超大尺寸。
它们不是线性元素,这是交流电机更重要的特性:它们提供的扭矩不是任何显著值(电压、电流、转速等)的线性函数,而是在额定运行范围内呈现波动趋势,在转速接近允许的最高转速时出现单个峰值。这意味着感应电动机转速的影响严重的监管问题,除了简单的开关应用程序(例如泵或传送带),今天所有的交流感应电机得到广泛使用移动应用程序只有在合适的电子(逆变器)可以线性化控制的运行曲线,即使传递的扭矩恒定。

无刷更好

有几年前,有人知道DC电机与交流电机的优点:保持整个速度范围内的最大扭矩,展开转子,以及没有滑动触点的能力,无需启动和重新启动的可能性过热损坏,用户友好的速度调节。
这种新型实用主义的电机被称为“无刷”,即“无刷”,即无滑动接触。
这类执行器的技术和功能特性非常明显:在整个速度范围内几乎恒定的扭矩,展开转子,恒定速度变化的可能性而无明显的扭矩损失,可能频繁停止和重启。
由于在任何电机的旋转发生由于定子和转子磁场之间的相互作用,如果在无刷类型的转子是没有缠绕,这意味着它必须在某些方式磁;事实上,转子是由强大的永磁体组成的,而在定子(动力)中,它产生了一个旋转的磁场,“拖动”转子。交流或直流电动机
要传递高扭矩,磁场必须非常强;定子可以通过适当的电流值来制造,而转子则重要的是永磁体的质量,根据情况,永磁体是用特殊材料制造的。这解释了无刷电机比标准感应电机成本更高的原因之一。
为了实现均匀旋转和始终最高的可能的转矩,无刷电机内部始终安装一个角转子位置传感器,为控制器提供如何产生定子磁场的反馈。
这种传感器可以是离散型的,即只能识别有限数量的角位置,或模拟,能够根据其分辨率为每个可识别的角度提供不同的信息。
至于离散传感器在两个可区分位置之间的整个角度部分中没有变化,这种类型的无刷电动机在DC中供电;配备有模拟传感器的电动机由正弦替换电流供电,其中角位置的进展对应于电源电压的等效进展。
很明显,更高的分辨率允许更好的扭矩供应均匀性。

能源效率

电机是一个由两部分组成的物体:精确地“停留”在固定表面的定子,和精确地在定子内部“旋转”的转子。
很明显,加速或减慢一个物体意味着赢得它的惯性;这时就很清楚了,惯性取决于质量(要得到确认,只要先推一辆自行车,再推一辆卡车,就足够了)。在有展开转子的马达中转子质量是有限的惯性也很低。所有这些都导致了一个值得注意的节能,因为所有的能源供应是用来产生扭矩,而不是赢得机械惯性,因为它发生在直流电机。不仅如此:低惯性也意味着高动力学,即性能在快速变化的速度,这在现代工业机器是不可接受的。
首先,在能量效率中排名然后是带有展开转子的AC电动机,即表示异步和无刷。但是,如果能量密度有股份,那么无刷是真正的获奖者,因为,凭借磁场之间的最有效的相互作用,具有与异步竞争对手相同的功率,它们的物理尺寸要小得多;这是在Forefront工业机器中,几乎是不可用的。
最后,但不是因为这个原因可以忽略不计,直流电机,即使耗能,在关键部门,如驱动和提升的高性能。(Alberto Pivari)

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