Различия электродвигателей переменного тока (AC) и электродвигателей постоянного тока (DC)

Основное различие между электродвигателями переменного и постоянного тока 

Электрическая машина — это устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую и наоборот. Электродвигатель является разновидностью электрической машины, которая преобразует электрическую энергию в механическую. В зависимости от типа питающей электроэнергии, электродвигатели подразделяются на два типа: электродвигатели переменного тока (AC) и электродвигатели постоянного тока (DC). Электродвигатели обоих типов генерируют механическую энергию, используемую для перемещения любой механической нагрузки, однако конструкция, способы управления, КПД и области применения этих электродвигателей различаются.  

Различия между электродвигателями AC и DC


электродвигатели AC и DC

Чтобы понять различия между электродвигателями, разберемся с принципами их работы. 

Принцип работы электродвигателя переменного тока

Электродвигатель переменного тока преобразует электрическую энергию переменного тока в механическую энергию. 

Существует два типа электродвигателей переменного тока: асинхронные (индукционные) и синхронные.

В асинхронном или индукционном электродвигателе статор имеет несколько обмоток, в то время как ротор (с обмоткой или типа «беличья клетка») выполнен из короткозамкнутых проводников. При подаче переменного тока на статор генерируется так называемое вращательное магнитное поле.

Этот магнитный поток создает индукционный ток в роторе в соответствии с законом индукции Фарадея. Индукционный ток противодействует магнитному полю, и ротор начинает вращаться в его направлении. Таким образом, в основе работы однофазного или трехфазного индукционного электродвигателя лежит электромагнитная индукция между статором и ротором.

электродвигатель переменного тока

Электродвигатель переменного тока

В синхронном электродвигателе на ротор отдельно подается постоянный ток через токосъемные кольца для создания собственного магнитного поля или используется для создания поля постоянный магнит. При этом на статор подается переменный ток для создания вращательного магнитного поля. 

Магнитное поле ротора блокируется вращательным магнитным полем статора, и ротор начинает вращаться с той же частотой. Частота вращения магнитного поля зависит только от частоты переменного тока питания. Именно поэтому такой тип электродвигателя называется синхронным.

Конструкция однофазного индукционного электродвигателя


однофазный индукционный электродвигатель

Поскольку входящее напряжение всегда подается на статор, угольные щетки не используются. Благодаря этому, электродвигатели такого типа являются более надежными и гораздо реже требуют технического обслуживания. Кроме того, они являются более эффективными в сравнении с электродвигателями постоянного тока при генерировании механической энергии высокой мощности.

Однако, одним из существенных недостатков электродвигателей переменного тока является более сложная схема управления частотой вращения в сравнении с электродвигателями постоянного тока. Поскольку частота вращения электродвигателя переменного тока напрямую зависит от частоты питающего напряжения, необходимо использовать так называемый частотный преобразователь для управления частотой питающего напряжения. Для смены направления вращения электродвигателя достаточно изменить полярность пусковой обмотки. 

Принцип работы электродвигателя постоянного тока

Электродвигатель постоянного тока преобразует электрическую энергию постоянного тока в механическую энергию. 

Принцип работы электродвигателя постоянного тока основан на свойствах проводников, находящихся в магнитном поле: когда проводник под действием тока помещается в магнитное поле, он подвержен действию механической силы, взаимно перпендикулярной магнитному полю и направлению тока. Направление силы определяется правилом левой руки Флеминга.

Якорь электродвигателя постоянного тока состоит из многожильных обмоток. Он размещен внутри корпуса с постоянным магнитом, который создает магнитное поле. На якорь подается постоянный ток от любого источника, например, элемента питания. Магнитное поле взаимодействует с токоведущими проводниками якоря, и на якорь действует механическая сила.

электродвигатель постоянного тока

Принцип работы электродвигателя постоянного тока

Поскольку питающее напряжение должно подаваться на движущуюся часть (ротор) электродвигателя постоянного тока, в качестве проводника используются угольные щетки и коллектор якоря. Именно поэтому такие электродвигатели называют щеточными электродвигателями постоянного тока. Щетки и коллектор периодически изнашиваются, поэтому электродвигатель требует регулярного обслуживания. 

конструкция электродвигателя постоянного тока

Конструкция электродвигателя постоянного тока


В бесщеточном электродвигателе постоянного тока статор выполнен из нескольких обмоток, намотанных на якорь из постоянных магнитов. Постоянный ток преобразуется в трехфазный переменный ток с помощью тиристоров, после чего подается на обмотки статора для создания вращающегося магнитного поля. В таких электродвигателях питающее напряжение подается на неподвижную часть, поэтому не требуется использования щеток и коллектора. В результате повышается производительность и КПД электродвигателя. В предыдущих статьях приведена подробная информация о шаговых электродвигателях и сервоэлектродвигателях.

Таким образом, в электродвигателях постоянного тока питающее напряжение подается на ротор (щеточные электродвигатели) либо на статор (бесщеточные электродвигатели). 

Частота вращения вала электродвигателя постоянного тока легко управляется входным напряжением. Одним из наиболее простых и эффективных способов управления напряжением является использование широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Для смены направления вращения вала электродвигателя постоянного тока необходимо сменить полярность питающего напряжения. Рекомендуем также ознакомиться с информацией по расчету сечения кабелей для низковольтных и высоковольтных электродвигателей.

Основные различия между электродвигателями переменного и постоянного тока 


Электродвигатель переменного тока (АС)

  • Преобразует электрическую энергию переменного тока в механическую энергию;
  • Запитывается от сети переменного тока (AC);
  • Существует два основных типа: асинхронный (индукционный) и синхронный;
  • Электродвигатели переменного тока могут быть однофазными (фаза и ноль) или трехфазными;
  • Подача тока осуществляется на якорь и не требует преобразования;
  • Якорь является неподвижным и называется статором;
  • Питающее напряжение подается на статор, поэтому не требуется использования угольных щеток;
  • Плавная и бесшумная работа;
  • Повышенная выходная мощность;
  • Питание может быть однофазным или трехфазным;
  • Используются источники питания переменного тока;
  • Для изменения направления вращения необходимо сменить полярность стартовой обмотки для однофазного электродвигателя или переключить любые две фазы для трехфазного электродвигателя;
  • Частота вращения зависит от частоты питающего напряжения. Для этого используются частотные преобразователи;
  • Не требуют частого и дорогостоящего технического обслуживания;
  • Вращается магнитное поле, а якорь неподвижен;
  • С увеличением частоты вращения снижается крутящий момент;
  • Имеют относительно низкий КПД из-за потерь индукционного тока;
  • Не все электродвигатели переменного тока могут самостоятельно запускаться и требуют внешнего оборудования для запуска;
  • Электродвигатели переменного тока наиболее часто используются в бытовых и промышленных приборах, таких как дрели, водяные насосы, вентиляторы, стиральные машины, фены и пр. 

Электродвигатель постоянного тока (DC)

  • Преобразует электрическую энергию постоянного тока в механическую энергию;
  • Запитывается от сети постоянного тока (DC);
  • Существует два основных типа: щеточный и бесщеточный;
  • Электродвигатели постоянного тока являются однофазными (положительный и отрицательный полюс);
  • Постоянное напряжение требует преобразования в переменное напряжение;
  • Якорь щеточного электродвигателя вращается и называется ротором;
  • Питающее напряжение подается на ротор, поэтому необходимо использовать угольные щетки и коллектор;
  • Щетки «искрят» и создают шум;
  • Большой диапазон регулировки частоты вращения;
  • Питание может осуществляться от любых источников постоянного тока, например элементов питания, солнечных панелей и пр;
  • Используется накопленная энергия элементов питания;
  • Для изменения направления вращения необходимо сменить полярность питающего напряжения;
  • Частота вращения управляется током, для этого используются ШИМ-регуляторы;
  • Требуют частого и дорогостоящего обслуживания, то есть более дорогие в обслуживании, чем электродвигатели переменного тока;
  • Магнитное поле неподвижно, а якорь вращается;
  • Постоянный крутящий момент по всему диапазону частот вращения вала;
  • Имеют высокий КПД, поскольку магнитное поле генерируется постоянными магнитами;
  • Все электродвигатели постоянного тока запускаются самостоятельно;
  • Используются в применениях, требующих высокой точности позиционирования и высокого крутящего момента, например в лифтах, кранах, ленточных конвейерах и пр., а также в компактных электронных приборах и игрушках.

Резюме

Электродвигатели переменного тока используются в областях, требующих большой выходной мощности, повышенной надежности и минимального технического обслуживания, а электродвигатели постоянного тока — в применениях, требующих максимально простого управления частотой и направлением вращения. При этом, главным недостатком электродвигателей постоянного тока является необходимость регулярного дорогостоящего обслуживания. Электродвигатели с частотно-регулируемым приводом являются наиболее бюджетным решением. 

С конструктивной точки зрения, главным отличием электродвигателей постоянного и переменного тока является наличие и отсутствие коллектора соответственно. Таким образом, любой человек может быстро визуально определить тип электродвигателя: если коллектор есть — перед нами электродвигатель постоянного тока, если нет — электродвигатель переменного тока.

Наши предложения и преимущества

Компания Fanсoil Motors специализируется на поставке самых разных систем и комплектующих HVAC, их проектировании, монтаже, наладке, ремонте и обслуживании.

Приняв решение заказать товар у нас, вы получаете: 

  • Консультацию от экспертов компании FANCOILMOTORS;
  • Оперативное выполнение заказа;; 
  • Качественный сертифицированный оригинальный товар;
  • Гарантию на приобретенную продукцию. 

FANCOIL MOTORS центр продаж предлагает подобрать вам оригинальные или неоригинальные электродвигатели для систем HVAC, которыми вы можете легко снабдить ваш объект, чтобы вы были готовы к любой чрезвычайной ситуации с HVAC. Выберите необходимые электродвигатели из многочисленных продуктов, представленных FANCOIL MOTORS, перейдя в наш каталог.

Сообщить о нарушении