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 электродвигателями постоянного тока и синхронными двигателями переменного тока?

Преобразователи частоты

Краткий ответ таков: бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC) и синхронные двигатели переменного тока схожи по конструкции и эксплуатации. Некоторые производители и эксперты даже группируют их вместе как аналогичные технологии в категории “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 оба работают на синхронных скоростях. Бесщеточный означает, что они полагаются на электронику (обычно датчики эффекта 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 дешевле, но имеют относительно низкую плотность потока, либо из редкоземельных сплавов (таких как неодим), которые имеют более высокую плотность потока, но являются дорогостоящими для некоторых применений. Статор изготовлен из стальных пластин, с обмотками (обычно тремя), размещенными в пазах, вырезанных в пластинах в осевом направлении.

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

Тип приводного тока также влияет на величину шума, производимого двигателем. Трапециевидный ток возбуждения, используемый двигателями постоянного тока, как правило, создает большее количество звукового и электрического шума по сравнению с синхронными двигателями переменного тока с синусоидальным приводом.

Коммутация, которая представляет собой переключение фазных токов двигателя для приведения в действие соответствующей катушки статора, определяется положением ротора. В двигателях постоянного тока положение ротора обычно контролируется тремя датчиками эффекта Холла, а коммутация осуществляется в шесть этапов, или каждые 60 электрических градусов. Поскольку коммутация не является непрерывной, при каждой фазной коммутации (каждые 60 градусов) возникает пульсация крутящего момента.

Синхронные двигатели переменного тока выигрывают от непрерывного контроля положения ротора с помощью одного датчика Холла или поворотного энкодера в сочетании с логикой управления. Поскольку их коммутация непрерывна, 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 электродвигателями постоянного тока и синхронными двигателями переменного тока является существенным различием. Применение соответствующего тока привода и управления является важным фактором в их работе и производительности.