600007 г. Владимир, ул. 16 лет Октября, д. 68А, литер "Ф", этаж 2, помещение 12
+7 (4922) 53-10-31
info@skb-proton.ru

В чем разница между двигателями постоянного тока и синхронными двигателями переменного тока?

Преобразователи частоты

Краткий ответ таков: бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC) и синхронные двигатели переменного тока аналогичны по конструкции и эксплуатации. Некоторые производители и эксперты даже объединяют их как схожие технологии в категорию “синхронные двигатели с постоянными магнитами”. Однако их ключевое отличие заключается в обмотках статора и результирующей форме обратной ЭДС каждого двигателя. Это придает им особые эксплуатационные характеристики и диктует отдельные методы привода для каждого из них.

Несмотря на специфику их названий, двигатели постоянного тока и синхронные двигатели переменного тока являются бесщеточными и работают на синхронных скоростях. Бесщеточные означает, что они полагаются на электронику (обычно датчики на эффекте Холла), а не на механические щетки, для управления током в обмотках. И синхронный означает, что их магнитные поля ротора и статора вращаются с одинаковой частотой или с синхронной скоростью

Как двигатели постоянного тока, так и синхронные двигатели переменного тока имеют постоянные магниты (обычно четыре или более), установленные на роторе. Магниты ротора могут быть либо ферритовыми, которые стоят дешевле, но имеют относительно низкую плотность магнитного потока, либо из редкоземельных сплавов (таких как неодим), которые имеют более высокую плотность магнитного потока, но для некоторых применений являются непомерно дорогими. Статор изготовлен из стальных пластин, с обмотками (обычно тремя), размещенными в пазах, прорезанных в пластинах по оси.

Постоянные магниты ротора создают магнитный поток ротора, а ток, подаваемый на обмотки статора, создает электромагнитные полюса. Когда положение ротора таково, что полюс ротора находится рядом с полюсом статора, полюса отталкиваются друг от друга и создается крутящий момент.

В двигателях постоянного тока обмотки статора намотаны трапециевидно, и создаваемая обратная ЭДС имеет форму трапециевидной волны. Из-за их трапециевидной формы сигнала для получения наилучшей производительности двигателей постоянного тока требуется постоянный ток. Напротив, синхронные двигатели переменного тока заводятся синусоидально и создают синусоидальную обратную ЭДС, поэтому для достижения наилучшей производительности им требуется синусоидальный ток возбуждения.

Тип тока возбуждения также влияет на уровень шума, производимого двигателем. Трапециевидный ток возбуждения, используемый двигателями постоянного тока, как правило, создает большее количество звуковых и электрических помех по сравнению с синхронными двигателями переменного тока с синусоидальным приводом.

Коммутация, которая представляет собой процесс переключения фазных токов двигателя для приведения в действие соответствующей катушки статора, определяется положением ротора. В двигателях постоянного тока положение ротора обычно контролируется тремя датчиками на эффекте Холла, и коммутация осуществляется в шесть этапов, или каждые 60 электрических градусов. Поскольку коммутация не является непрерывной, при каждом фазовом переключении (каждые 60 градусов) возникает пульсация крутящего момента.

Синхронные двигатели переменного тока выигрывают от непрерывного контроля положения ротора с помощью одного датчика эффекта Холла или поворотного энкодера в сочетании с логикой управления. Поскольку их коммутация является непрерывной, синхронные двигатели переменного тока способны работать без пульсаций крутящего момента, характерных для двигателей постоянного тока. Синусоидальная коммутация, однако, требует более сложных алгоритмов управления, чем трапециевидная коммутация.

Несмотря на то, что их конструкция практически идентична, разница в токе возбуждения и обратной ЭДС между прямоточными двигателями постоянного тока и синхронными двигателями переменного тока является существенным отличием. Применение соответствующего тока возбуждения и управления является важным фактором в их работе и эксплуатационных характеристиках.