Почему выпрямители-инверторы используются для привода двигателей переменного тока, а не используют выпрямленный ток для привода двигателей постоянного тока?

Я понимаю преимущества использования выпрямительно-инверторной системы для привода двигателя переменного тока вместо простого подключения его к сети, поскольку это позволяет гораздо лучше контролировать его скорость и производительность; но я не понимаю: поскольку исходная мощность переменного тока должна быть преобразована в постоянный ток, чтобы питать схему инвертора, почему этот постоянный ток не направляется напрямую на двигатель постоянного тока, вместо того, чтобы преобразовывать его обратно в переменный ток, а затем отправлять это к двигателю переменного тока?

Я не буду добавлять еще один ответ, так как это древний вопрос, но есть различия, которые не обсуждаются, да, у постоянного тока есть щетки, но двигатель постоянного тока имеет огромный крутящий момент на низкой скорости, где двигателям переменного тока необходимо набрать скорость, чтобы действительно работать, и иметь довольно узкое окно скорости по сравнению к двигателю постоянного тока. сегодня с приводами с регулируемой скоростью и коробками передач мы можем делать с двигателем переменного тока почти все, что мы можем с двигателем постоянного тока, но есть места для низкоскоростных двигателей постоянного тока с очень высоким крутящим моментом, они могут исключить редуктор, тем самым повысив эффективность, и их можно регулировать. для скорости путем изменения напряжения.

Ответы (7)

У двигателей постоянного тока фактически есть одна переменная: какую мощность вы подаете на двигатель? У двигателей переменного тока есть две переменные: мощность и частота. Я не эксперт в двигателях, но я ожидаю, что двигатели переменного тока, таким образом, позволят независимо управлять скоростью и крутящим моментом, а двигатели постоянного тока - нет. Направленное управление также вызывает беспокойство. Направление двигателя переменного тока можно контролировать направлением вращения подаваемой на него энергии. Направление двигателя постоянного тока не так легко контролировать.

В более широком смысле все двигатели работают, потому что где-то есть вращающееся магнитное поле. Это вращение либо генерируется внутри двигателя (самокоммутирующийся), либо потому, что подача энергии на двигатель сама вращается (внешняя коммутация). Двигатели постоянного тока должны быть самокоммутируемыми; DC определенно не вращается.

Как добиться коммутации внутри двигателя? Как правило, либо щетки , либо встроенный в двигатель инвертор . Щетки изнашиваются, и я подозреваю, что есть и другие недостатки. И если вы собираетесь встроить инвертор в двигатель, почему бы не разместить его вне двигателя и лучше контролировать его?

Двигатели постоянного тока можно легко реверсировать с помощью Н-моста. Кроме того, вы можете независимо управлять крутящим моментом и скоростью в двигателе постоянного тока, как и в двигателе переменного тока.
@Brad Так легко управлять направлением двигателя с возбуждением от постоянных магнитов. Если двигатель имеет последовательное или параллельное возбуждение, необходимо изменить направление тока через статор или ротор. Если двигатель смешанного возбуждения, необходимо изменить направление тока ротора на противоположное. Все это можно сделать с помощью H-моста, но он должен быть подключен по-другому и, вероятно, не на постоянном напряжении.
Первый абзац в основном неверен; в нем слишком много неточностей и запутанной терминологии. Остальные два абзаца в порядке.
Мне бы хотелось более подробного исправления, чтобы улучшить мой ответ и узнать для дальнейшего использования!
Детальное исправление: Вы можете иметь контроль скорости, контроль крутящего момента или контроль положения для любого типа двигателя, постоянного или переменного тока. Направление очень легко контролировать в двигателе постоянного тока. Вы просто переключаете направление тока через якорь.
Кроме того, не все двигатели имеют вращающееся поле. Двигатели PMDC, например, этого не делают.
Я единственный, кто думает, что в этом уравнении отсутствует упоминание о шаговых двигателях?
@Brad - Если «поле» не вращается, двигатель тоже не вращается. Это зависит от того, где вы стоите, когда наблюдаете. В двигателе постоянного тока поле вращается относительно якоря, чтобы поддерживать его неподвижным относительно статор.
@RussellMcMahon - я предполагал неподвижную систему отсчета для двигателей. Если бы вы наблюдали из системы отсчета якоря, то, конечно, поле PMDC вращалось бы. И если бы вы наблюдали из системы отсчета, скажем, ротора СДПМ, то поле казалось бы стационарным. В этом весь смысл ориентированного на поле управления — попытки преобразовать двигатели переменного тока в стационарную систему отсчета, чтобы ими можно было управлять так же, как двигателями постоянного тока.

Поскольку двигатели переменного тока, как правило, намного более эффективны, чем двигатели постоянного тока, и, поскольку они не требуют электрических контактов с ротором, они также более надежны.

Помните, что двигатель BLDC на самом деле является двигателем переменного тока со встроенной схемой привода. При более высоких уровнях мощности имеет смысл отделить схемы управления и привода от самого двигателя.

Кроме того, двигатели с роторами с постоянными магнитами (ПМ) имеют ограниченную мощность. На более высоких уровнях мощности асинхронные двигатели переменного тока используются даже в электромобилях.

Во многих типах двигателей переменного тока скорость вращения будет сильно коррелировать с частотой управляющего тока. Во многих случаях скорость вращения в оборотах в секунду будет либо точной долей частоты привода в циклах в секунду (например, 1/3), либо точной долей за вычетом определенного количества «скольжения», которое зависит от привода. Напряжение. Хотя можно управлять скоростью некоторых двигателей переменного тока, изменяя напряжение привода и, таким образом, допуская различную степень проскальзывания, более эффективно изменять частоту привода и пытаться минимизировать проскальзывание.

Также обратите внимание, что почти все двигатели, способные выполнять нетривиальную работу, требуют периодического переключения полярности тока в некоторых катушках. Это справедливо как для двигателей постоянного тока, так и для двигателей переменного тока. В большинстве двигателей постоянного тока для такого переключения используется механический коммутатор и щетки; они, как правило, имеют ограниченный срок полезного использования, прежде чем потребуется обслуживание или замена. Некоторые используют электронику для переключения фактического тока двигателя, но это, по сути, превращает их в комбинацию «инвертор-плюс-двигатель переменного тока».

Причин может быть много. Наиболее очевидным является то, что щетки в двигателях PMDC изнашиваются и требуют замены через 2000-5000 часов, в зависимости от условий окружающей среды. Принимая во внимание, что двигатели переменного тока (как асинхронные, так и PMSM, также известные как бесщеточные двигатели, также известные как двигатели BLDC) могут работать 20 000 часов. Поэтому, если важна бесперебойная работа, вам может понадобиться двигатель переменного тока.

Во-вторых, если вы выполняете какое-либо управление скоростью или крутящим моментом, у вас не будет постоянного тока для двигателя постоянного тока. У вас будет ШИМ постоянного тока. И когда у вас есть электроника для этого, переход на ШИМ переменного тока не сильно отличается .

В-третьих, многие современные асинхронные двигатели и устройства управления СДПМ работают с использованием метода, называемого управлением с ориентацией поля. Этот тип управления позволяет вам плавно управлять двигателем как на низкой, так и на высокой скорости, а также дает вам независимый контроль над крутящим моментом и магнитным полем. Вы не можете сделать это с управлением PMDC, потому что ваши щетки/коммутатор механически выравнивают поле. Поэтому, если это важно для вас, вы можете выбрать двигатель переменного тока, а не двигатель постоянного тока.

Еще одним преимуществом двигателей переменного тока является то, что в них не используются щетки и коммутаторы, как в двигателях постоянного тока. Они генерируют много искрения и широкополосного электромагнитного шума.

Есть среды, где такие действия очень и очень нежелательны :)

Двигатели переменного тока более надежны, чем двигатели постоянного тока. Двигатели постоянного тока производят выходную мощность за счет тока, протекающего в якоре. Двигатель постоянного тока передает ток на якорь с помощью коммутатора и щеток. Электрическая индуктивность якоря вызывает искрение, поскольку каждая щетка разрывает соединение с каждым последующим контактным стержнем якоря. Это повреждает арматуру и щетки, делая их шероховатыми. Шероховатость изнашивает как арматуру, так и щетки. Когда в двигателях переменного тока используются роторы с электромагнитами, ток подается на ротор с помощью контактных колец и щеток. Нет переключения на щетках на контактных кольцах. Это позволяет избежать точечной коррозии от дуги, характерной для двигателей постоянного тока. Токосъемные кольца и щетки служат во много раз дольше, чем щетки и коллекторы двигателей постоянного тока. Большинство двигателей переменного тока работают без щеток и контактных колец, используя индуктивную связь, гистерезис, или постоянные магниты в роторах. Срок службы бесщеточных двигателей может быть ограничен только сроком службы подшипников.

Двигатели переменного тока могут быть более управляемыми, чем двигатели постоянного тока. Контроллеры двигателей постоянного тока могут изменять магнитное поле статора или напряжение или ток, подаваемые на якорь. Контроллеры двигателей переменного тока могут изменять напряжение статора, ток, частоту или фазу или ток ротора. Некоторые двигатели переменного тока могут изменять количество магнитных полюсов на статоре. Это позволяет двигателям переменного тока эффективно преобразовывать электричество в движущую силу в более широком диапазоне рабочих скоростей, чем двигатели постоянного тока эквивалентных уровней мощности.

Еще один аспект, о котором я не упоминал, заключается в том, что трехфазный двигатель переменного тока, питаемый чистой синусоидой, создает равномерный крутящий момент на всех 360 градусах вращения. Простой двигатель постоянного тока будет испытывать изменение крутящего момента, когда каждый полюс ротора вращается вокруг своего противоположного полюса статора. Это может быть важным соображением, например, при точной обработке.

Почему выпрямители-инверторы используются для привода двигателей переменного тока, а не используют выпрямленный ток для привода двигателей постоянного тока?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v