Mis on erinevus voolutugevuse (DC) ja vahelduvvoolu (AC) mootorite vahel?

Mis on erinevus voolutugevuse (DC) ja vahelduvvoolu (AC) mootorite vahel?

Elektrimootorid on tuhandete masinate ja seadmete südamik, mis teisendavad elektrienergiat mehaaniliseks energiaks, et toita kõike kodumasinaist kuni tööstusmasinateni. Elektrimootorite paljude tüüpide hulgas domineerivad kaks põhitüüpi: voolutaja mootor ja vahelduvvoolu mootor. Kuigi neil on sama põhiotstarve, erinevad need oluliselt disaini, toimimise, juhtimise ja rakendamise poolest.

Erinevuste mõistmine vahel Kooskäiv mootor ja AC mootor on oluline inseneride, tehnikate, tootjate ja tarbijate jaoks, kes peavad valima õige mootori konkreetseks rakenduseks. See juhend pakub üksikasjalikku võrdlust mõlemiste vahel, käsitledes tööpõhimõtteid, struktuurierinevusi, eelusi, puudusi ja levinud kasutusviise.

Põhimõisted

• Kooskäiv mootor – Voolutajaga mootor, kus elekter liigub ühes suunas. See teisendab DC elektrienergiat mehaaniliseks pöörlemiseks kasutades kommutaatorit ja harjasid või elektronlüliti disaini harjasteta versioonides.

• Muutuvvoolmootor – Vahelduvvoolu mootor, kus elektrivool vahetab perioodiliselt suunda. Tavaliselt kasutatakse staatrit ja rootorit, enamuses disainidest puuduvad harjad.

Tööpõhimõtted

DC mootori tööpõhimõte

Põhimõttel, et magnetvälja paigutatud voolujuhtmele mõjub mehaaniline jõus. Harjaga voolutajapooli kommutaator pöörab perioodiliselt armatuuri mähiste voolu suunda, säilitades pideva momendi ühes suunas. Harjata DC Mootorites kasutavad sama efekti saavutamiseks elektroonilisi kontrollereid ilma mehaanilise kommutatsioonita.

AC mootori tööpõhimõte

AC mootor töötab elektromagnetilise induktsiooni põhimõttel, mille avastas Michael Faraday. Staatormähiste vahelduvvool loob pöörduva magnetvälja, mis tekitab induktsioonimootoris rotoris voolu või mõjutab püsivmagneti rotoriga (sünkroonmootoris) tootes momendi.

Struktuurierinevused

DC mootori komponendid

• Armatuur (rotor)

• Kommutaator

• Harjad (harjatüüpidel)

• Välja mähised või aladipermagnetid

• Laagrid ja kate

AC mootori komponendid

• Stator (püsiv osa mähistega)

• Rotor (sügavkorgi- või mähisrotor)

• Laagrid ja kate

• Sünkronmootorites on rotor al permanentmagnetitega või elektromagnetitega

Üks oluline struktuurierinevus on märgistuse ja kommutaatori olemasolu märgistmootoris, mille puhul on vajalik hooldus. Enamik AC mootoreid on märgistvabad ja seega vajavad vähem mehaanilist hooldust.

Toiteallikas

• DC mootorid vajavad vooluallikast voolu, mida saab tarnida aku, DC vooluallikad või vooluvõrrandid, mis teisendavad AC voolu DC vooluks.

• AC mootorid töötavad otse vooluvõrgust, mistõttu on need ühilduvamad tavapärase elektrivõrguga ilma täiendava teisendusvarustuseta.

KIIRUSE KONTROLL

DC mootori kiiruse juhtimine

Kiiruse juhtimine on üks suurimaid eeliseid DC mootoril. Toitepinge muutmisel või armatuuri ja välja voolu reguleerimisel on võimalik täpse kiiruse reguleerimine laias vahemikus. See muudab DC mootorid ideaalseks valikuks rakendustes, kus on vajalik täpne kiiruse reguleerimine, näiteks liftid, valtsid ja elektriautod.

AC mootori kiiruse juhtimine

Tavaliselt olid AC mootori pöörlemiskiirus seotud toite sagedusega, mis muutis kiiruse juhtimist keerulisemaks. Siiski, muutuva sageduse seadmete (VFD) ilmumisega saab nüüd AC mootoreid täpsemalt juhtida, ehkki süsteem võib olla keerulisem ja kallim võrreldes lihtsa DC mootori juhtimisega.

Pöördemomendi omadused

• Kooskäiv mootor – Tagab kõrge algusmomenti, mis on väärtuslik rakendustes, mis vajavad tugevat algset tõrjet.

• Muutuvvoolmootor – Üldiselt on madalam algusmoment (induktsiooni tüüpide puhul), kuigi sünkroonmootorite disaini saab optimeerida suurema momendi jaoks.

Tõhusus ja jõudlus

• DC mootorid võivad olla väga energiatõhusad, eriti kui on tegemist beetriteta disainidega, kuid beetritega tüüpidel tekib energiatõhususe kadu beetrite hõõrdumise tõttu.

• AC mootorid, eriti kolmefaasilised induktsioonimootorid, on tuntud oma tugeva energiatõhususe ja sujuva töö kohta pideva koormuse all.

Hooldusnõuded

• Beetritega DC mootoritel on perioodiliselt vaja vahetada beetrid ja hooldada kommutaatorit.

• Püsivoolu- ja vahelduvoolumootoritel on minimaalsed mehaanilise kulumise komponendid, mistõttu on nende hooldusvajadused väiksemad.

Kulusid Kaalutletakse

• Püsivoolumootorid on sageli sama võimsuse korral kallimad, kuna nende ehitus ja juhtimisnõuded on keerukamad.

• Vahelduvoolumootorid on valmistamiseks üldiselt odavamad, eriti suurtes suurustes, ja neid on laialdaselt saadaval standardsetes võimsustes.

Rakendused

Püsivoolumootori rakendused

• Elektriautod

• Robotika ja automatiseerimine

• Liftid ja tõstukid

• Valtsid ja vedukid

• Akutega toidetavad käsiraamatud tööriistad

Vahelduvoolumootori rakendused

• Õhu soojendajad, pumbad ja kompressorid

• Tööstusmasinad

• Kliimatööriistad

• KODU elektroonikarahvad

• Suurtõhususega tootmisseadmed

Eelised ja puudused

Põhimootori eelised

• Suurepärane kiiruse kontroll laias vahemikus

• Kõrge algkoormus

• Vedav kiirendus ja aeglustamine

• Võib olla toiteallikaga seadmeid, millel on aku, kanduvate rakenduste jaoks

Põhimootori puudused

• Vajab rohkem hooldust puhutavate versioonide puhul

• Raskem toiteallikas, kui toimib vahelduvvoolu allikast

• Puhutid ja kommutaatorid võivad põhjustada elektrilist müra

Vahelduvvoolu mootori eelised

• Vähem hooldust nõuab voolutusvaba disaini tõttu

• Kuluefektiivne kõrge võimsusega rakendustes

• Otsest kokkusobivus AC võrgustikuga

• Kõrge jooksukesisus ja usaldusväärsus

AC mootori puudused

• Kiiruse juhtimine ilma VFD-ta on piiratud

• Madalam käivitusmomend mõnes disainis

• Võib olla vähem energiasäästlik muutuvate koormustega tingimustes ilma sobiva juhtimissüsteemideta

Tehnoloogilised edusammud

Viimased uuendused on segamaid DC mootorite ja AC mootorite vahelist erinevust:

• Punuseta DC mootorid kasutavad elektroonilist kommutatsiooni, ühendades AC disaini tõhususe ja DC juhtimise paindlikkuse.

• Kaasaegsed VFD-d võimaldavad AC mootoritel pakkuda kiiruse juhtimist, mis oli varem võimalik ainult DC mootoritega.

• Hübriidsüsteemide arendatakse elektriautode ja taastuvenergia rakenduste jaoks, kasutades mõlemat mootoritüüpi.

Võrdlus vahet DC ja AC mootorite vahel

Valik sõltub järgmistest teguritest:

• Toiteallikas – Kui seade toimib aku pealt, on parem valida DC mootor.

• Kiiruse juhtimise vajadus – Täpse ja sageli muutuva kiiruse korral on DC mootorid paremad.

• Hoolduse taluvus – Kui on oluline vähese hooldusega töötamine, eelistatakse AC mootoreid või hooldusvabu DC mootoreid.

• Eelarve – Suurtel tööstusvaldkondadel on AC mootorid sageli kuluefektiivsem valik.

Keskkonna- ja energiasäästu küsimused

• DC mootorid, eriti hooldusvabad tüübid, kasutatakse järjest rohkem energiasäästlikes rakendustes, nagu elektriautod ja päikesepõhised süsteemid.

• AC mootorid on valdavad suurtel tööstusprotsessidel, kus on vaja pidevat tööd ja võrgutöid.

• Mõlemad tüübid kasutavad kaasaeglast juhtelektroonikat, mis vähendab energiakadu ja parandab toimivust.

Kohustuslik väljaandmine

Nii voolutööriista mootor kui ka AC mootor muundavad elektrienergiat mehaaniliseks energiaks, kuid need erinevad disainis, toimimises, juhtimisvõimalustes ja sobivuses erinevateks ülesanneteks. Voolutööriista mootor pakub suurepärast kiiruse juhtimist ja kõrget algusmomenti, mis muudab sellest ideaalseks valikuks dünaamilisteks rakendusteks, samas kui AC mootor pakub odavalt hooldusvaba ja kuluefektiivse toiteallika pidevaks tööks. Valik nende vahel peaks põhinema konkreetse rakenduse nõuete, arvestades selliseid tegureid nagu toiteallikas, juhtimisvajadused, hind ja hooldusvõimalused.

KKK

Milline mootoritüüp on energiatõhusam, voolutööriista mootor või AC mootor?

See sõltub disainist. Puhastusvabad voolutööriista mootorid ja kaasaegsed kolmefaasilised AC mootorid saavad mõlemad saavutada kõrget energiatõhusust, kuid puhastusega voolutööriista mootoritel on tavaliselt veidi madalam tõhusus puhaste hõõrdumise tõttu.

Kas ma saan voolutööriista mootori asendada AC mootoriga?

Jah, kuid see nõuab kiiruse, pöördemomendi ja võimsuse sobivust ning võib vajada kiiruse juhtimiseks VFD lisamist, kui on vaja.

Milline mootor on parem muutuva kiiruse juhtimiseks?

DC mootor pakub traditsiooniliselt paremat muutuva kiiruse juhtimist, kuigi kaasaegsed AC mootorid VFD-dega võivad selle võimekuse võrdsustada või ületada.

Kas DC mootoreid kasutatakse endiselt tööstuses?

Jah, eriti rakendustes nagu elektriautod, robotitehnika ja tööstusprotsessid, mis nõuavad täpset kontrolli.

Milline mootor on vastupidavam?

AC mootoritel on üldiselt vähem kulumisosi, mistõttu on need vastupidavamad pideva töörežiimis.