直流电机和交流电机的区别与优缺点详解，烟机直流电机和交流电机的区别
chanong
|交流电机在整个行业中很常见，可以通过变频器轻松控制，并且不需要与直流电刷相关的维护。那么为什么在某些应用中仍然使用直流电机呢？
直流(DC) 电机
所有电机都通过切换磁力来旋转轴来工作。直流电机通过摩擦电刷向换向器施加直流电，并将施加的电流切换到极性交替的绕组，作为正负电压的方波，类似于交流电。这就产生了一个交流电磁体，它与转子上的永磁体相互作用，不断地拉或推以提供旋转运动。
因此，直流电机与交流电机有许多相似之处（即周期性切换极性的电源）。然而，直流供电型号需要额外的组件。所以问题是：直流电机可以执行与交流电机相同的任务，但如果它们需要额外的硬件来产生热量、摩擦和灰尘以进行维护，那么当它们与交流电机一样容易购买时，为什么要使它们复杂化呢？发动机？电机呢？控制系统呢？
为什么选择直流电机？
图1. 直流电机是一项较旧的技术，但仍广泛使用
交流电机是否也出现故障？
每个电机在行业中都有自己的地位。工业交流电机通常采用三相工业电流运行，仅需要电机接触器，无需特殊的驱动或控制电路。直流电机需要控制器来改变交流电流转换成的电流，从而改变电机的速度和方向。
交流电机并非没有缺陷。如果您需要控制交流电机的速度，直接串联（或跨线）接触器是不够的。必须使用变频器，对于高马力型号，变频器可能很昂贵。变频器改变所施加的交流电源的频率以改变电机的速度。冷却风扇通常直接连接到输出轴，因此如果速度下降太多，电机可能会过热。
随着电子设计和构建成本的降低，VFD 驱动的交流电机已成为许多设计的首选，展示了这些设备的高度可控性和效率。
直流低速扭矩特性
直流电机的主要优点之一是其低速性能。当然，高速驱动是可以的，但如果您需要快速调整负载的速度或需要低速时良好的扭矩（可能需要更长的加速时间），直流电机是您的最佳选择。合适的。
大型巴尔多电机
图2. 大型工业500 伏直流电机
降低速度的方法是降低电压，或更常见的是应用称为脉冲宽度调制(PWM) 的脉冲全电压信号。反转电源线可减少转动惯量，使直流电机更容易改变方向。
这种低速扭矩特性是由流过电枢的电流引起的。当低速旋转时，电刷接触大约一半的电枢，在每个方向上向电机的一半提供全电流。这与典型的通信信号形成鲜明对比。在交流信号中，电压在一段时间内保持完全正或完全负，然后降低回到交流电。在高速条件下，交流信号的快速转换时间与有刷直流信号的快速转换时间相当。
随着直流电机速度的增加，电枢线圈充当电感器并由直流电压源充电。当电刷换向时电感器失去直流电压时，会产生反向电压（也称为反向电压），抵消一定量的电源电压。随着速度增加，反向电压也会增加，导致电流和扭矩减少，而这在较低速度下不会出现。通过在示波器上检查绕组电压与接地电压的比较，可以（安全地）确认这种影响。
直流电机控制
直流电机的运行和控制很大程度上取决于电机的尺寸。尽管本文的主题是大型工业电机，但相同的通用控制技术也可用于一些爱好直流电机。与其他类型的工业电机、伺服电机和交流电机一样，市场上有特定的驱动器用于驱动和控制来自不同制造商的电机。
西门子直流驱动器
图3.Siemens Sinamics 直流电机驱动器
西门子制造的Sinamics DCM 系列驱动器完全集成到编程软件TIA Portal 中。 Allen Bradley 和罗克韦尔自动化提供连接到编程软件的PowerFlex 直流驱动器。这些特殊的驱动器允许您的PLC 通过网络进行通信，只需将它们连接到机器的网络即可。
编程软件提供简单的数据结构，用于启动、停止和更改电机速度，以及许多其他控制和反馈参数，类似于VFD 电机控制。这些驱动器可能非常大，并且需要在机柜内进行大量冷却以适应高电流应用。它们通常安装在电气柜的后面板上，并连接到供应商的现场总线通信技术。
市场上有更简单的解决方案，可以通过开关或拨盘控制速度和方向，有些可以接受速度和方向的模拟和数字输入。
电动车电动机
电动汽车普遍采用直流驱动电机
直流电机用在什么地方？
直流电机的低速扭矩特性使其非常适合以相对较低的速度移动重物，例如起重机、电梯或需要大量加速度的工艺设备。风扇和泵，就像电动汽车应用中的电机一样，需要能够快速、轻松地调节速度，而直流电机可以轻松满足这一要求。
另外，请注意，可以设计利用电机特性的独特设备。这些低速应用还可以使用高速电机和链条或齿轮传动装置来降低输出速度并增加扭矩。因此，几乎不可能解释为什么电机“必须”或“不能”用于特定应用。
总结
正如您所看到的，尽管直流电机的工作原理非常古老，但它在许多应用中仍然是非常有效的工具。自动化行业可以采用和学**解决直流电机缺点的方法，使其像交流电机一样经济且可控。