Чому випрямлячі-перетворювачі використовуються для приводу двигунів змінного струму замість випрямленого струму для приводу двигунів постійного струму?

Я розумію переваги використання випрямляльно-інверторної системи для приводу двигуна змінного струму, а не просто підключення його до електромережі, оскільки це дозволяє набагато краще контролювати його швидкість і продуктивність; але те, що я не розумію, так це: оскільки початковий струм змінного струму повинен бути перетворений в постійний струм, щоб подати ланцюг інвертора, чому цей постійний струм не надсилається безпосередньо на двигун постійного струму, а не перетворювати його назад в змінного струму і потім відправляти це до двигуна змінного струму?

Двигуни постійного струму мають одну змінну: яку потужність ви живите? Двигуни змінного струму мають дві змінні: потужність і частоту. Я не фахівець з двигунів, але я би сподівався, що таким чином двигуни змінного струму дозволять незалежно контролювати швидкість і крутний момент, а мотори постійного струму - ні. Стурбований контроль також викликає занепокоєння. Напрям двигуна змінного струму можна керувати напрямом обертання потужності, що подається на нього. Напрямок двигуна постійного струму керувати не так легко.

Загалом, всі двигуни працюють, тому що десь є обертове магнітне поле. Це обертання відбувається або всередині двигуна (самокомутується), або через те, що подача потужності на двигун сама обертається (зовні комутується). Двигуни постійного струму повинні бути комутуючими; Постійний струм, безумовно, не обертається.

Як ви досягаєте комутації всередині двигуна? Як правило, або є щітки , або є інвертор, вбудований в двигун . Кисті зношуються, і я підозрюю, що вони мають інші недоліки. А якщо ви збираєтеся вбудувати інвертор в мотор, чому б не поставити його поза мотором і краще контролювати його?

Оскільки двигуни змінного струму, як правило, набагато ефективніші, ніж двигуни постійного струму, і оскільки вони не потребують електричних контактів з ротором, також надійніші.

Пам'ятайте, що двигун BLDC - це дійсно двигун змінного струму із вбудованою схемою приводу. При більш високих рівнях потужності має сенс відокремити схему управління та приводу від самого двигуна.

Також двигуни з роторами з постійним магнітом (ПМ) мають обмежену потужність управління. При більш високих рівнях потужності застосовуються індукційні двигуни змінного струму навіть в електромобілях.

Для багатьох видів двигунів змінного струму швидкість обертання буде сильно співвіднесена з частотою приводного струму. У багатьох випадках швидкість обертання в оборотах в секунду буде або точною часткою частоти приводу в циклах в секунду (наприклад, 1/3), або ж точною часткою мінус певна кількість «ковзання», що залежить від приводу Напруга. Хоча можливо регулювати швидкість деяких двигунів змінного струму, змінюючи напругу приводу і тим самим дозволяючи різну кількість прослизання, ефективніше змінювати частоту приводу і намагатися мінімізувати прослизання.

Зауважимо також, що майже всі двигуни, здатні виконувати нетривіальну кількість роботи, вимагають періодично перемикати полярність струму в деяких котушках. Це так само справедливо для двигунів постійного струму, як і для змінного струму. Більшість двигунів постійного струму використовують механічний комутатор і щітки для здійснення такого перемикання; вони, як правило, мають обмежений термін експлуатації, перш ніж вимагати обслуговування або заміни. Деякі використовують електроніку для перемикання фактичного струму двигуна, але це по суті перетворює їх на комбінацію "інвертор плюс-змінного струму".

Причин може бути багато. Найбільш очевидним є те, що щітки в двигунах PMDC зношуються і потребують заміни через 2000-5000 годин, залежно від середовища. Тоді як змінні двигуни змінного струму (як індукційні, так і PMSM, також безщіткові двигуни, відомі як двигуни BLDC) можуть тривати 20 000 годин. Тож якщо важлива робота без обслуговування, вам може знадобитися двигун змінного струму.

По-друге, якщо ви робите будь-який контроль швидкості або крутного моменту, вам не доведеться просто мати постійний струм для двигуна постійного струму. Ви будете мати ШІМ постійного струму. І як тільки ви електроніку , щоб зробити це, це не що сильно відрізняється , щоб перейти до PWM AC.

По-третє, багато сучасних індукційних двигунів та ПМСМ-керуючих механізмів працюють за допомогою техніки, яка називається польовим орієнтуванням. Цей тип управління дозволяє вам керувати як робочим мотором безперебійно, так і на високій швидкості, а також забезпечує незалежний контроль над крутним моментом і вашим полем намагнічування. Це неможливо зробити за допомогою керування PMDC, оскільки кисті / комутатор механічно вирівнюють поле. Тож якщо це для вас важливо, ви можете вибрати змінного струму над постійним двигуном.

Ще однією перевагою двигунів змінного струму є те, що вони не використовують щітки та комутатори, як це роблять двигуни постійного струму. Вони генерують багато іскрового та широкосмугового ЕМ-шуму.

Є середовища, де такі дії справді, дуже небажані :)

Двигуни змінного струму надійніші, ніж двигуни постійного струму. Двигуни постійного струму виробляють вихідну потужність від струму, що протікає в арматурі. Двигун постійного струму передає струм на арматуру за допомогою комутатора та щіток. Електрична індуктивність арматури спричиняє викривлення, коли кожна щітка розриває з'єднання від кожної послідовної контактної планки арматури. Це ями арматури та щіток, роблячи їх шорсткими. Шорсткість носить як арматуру, так і щітки. Коли двигуни змінного струму використовують електромагнітні ротори, струм підключається до ротора за допомогою ковзаючих кілець та щіток. Не відбувається перемикання кистей на ковзаючі кільця. Це дозволяє уникнути випалу від дуги, що зазнали двигуни постійного струму. Ковзаючі кільця та щітки тривають у багато разів довше, ніж щітки та комутатори постійного струму. Більшість двигунів змінного струму працюють без щіток і ковзаючих кілець за допомогою індуктивної муфти, гістерезису, або постійні магніти в роторах. Термін служби безщіткових двигунів може бути обмежений лише терміном експлуатації.

Двигуни змінного струму можуть бути більш керованими, ніж двигуни постійного струму. Контролери двигунів постійного струму можуть змінювати магнітне поле від статора або напруги чи струму, що подається на арматуру. Контролери двигуна змінного струму можуть змінювати напругу статора, струм, частоту, фазу або струм ротора. Деякі двигуни змінного струму можуть змінювати кількість магнітних полюсів на статорі. Це робить двигуни змінного струму здатними ефективно перетворювати електроенергію в рушійну силу при більш широкому діапазоні робочих швидкостей, ніж двигуни постійного струму з еквівалентними рівнями потужності.

Ще один аспект, який я не бачу згадувати, - це те, що 3-фазний двигун змінного струму, що живиться із чистим синусоїдальним входом, створює рівномірний крутний момент через усі 360 градусів обертання. Простий двигун постійного струму відчує зміну крутного моменту, коли кожен полюс ротора обертається повз його полюс статора колеги. Це може бути важливим фактором, наприклад, при точній обробці.