Melyek az AC motor használatának fő hátrányai az egyenáramú motorokhoz képest az alkalmazásomban?

A közvetlen válasz: Ahol az AC motorok alulmaradnak az egyenáramú motorokkal szemben

A legtöbb alkalmazásban egy AC motor nehezebb pontosan szabályozni, egységméretenként kisebb indítónyomatékot produkál, és drágább vezérlőelektronikát igényel mint egy hasonló egyenáramú motor. Ha az alkalmazás a finom fordulatszám-szabályozáson, az azonnali nyomatékon nulla fordulatszámon, vagy az akkumulátorforrásból származó egyszerű feszültségalapú vezérlésen múlik, akkor általában az egyenáramú motor a praktikusabb választás. A váltakozóáramú motorok továbbra is nyernek a strapabíróság és a hosszú távú karbantartás terén, de ez az előny az egyszerű vezérlés ára, ami az alapvető hátrány, amellyel a felhasználók újra és újra szembesülnek.

A cikk további része pontosan lebontja, hogy a váltakozóáramú motorok miért okozzák ezeket a kihívásokat, konkrét technikai okokat használva a homályos általánosságok helyett, így eldöntheti, hogy a kompromisszumoknak van-e értelme az Ön konkrét beállításához.

A sebességszabályozás alapvetően bonyolultabb

Az AC motor fordulatszáma közvetlenül a betáplálás frekvenciájához és a motor pólusainak számához van kötve, az N = 120f/P képlet szerint. Ez azt jelenti, hogy ha nem változtatja meg a frekvenciát, a motor fordulatszáma a szinkronérték közelében marad, és terhelés alatt csak kis mértékben csökken a csúszás miatt. Ezzel szemben az egyenáramú motor szinte lineárisan változtatja a sebességet a rákapcsolt feszültség hatására, ami triviálissá teszi a lassítást, gyorsítást vagy finomhangolást egy egyszerű potenciométerrel vagy alapvezérlővel.

AC motor

Miért számít ez a gyakorlatban?

Ha az alkalmazásnak a rögzített fordulatszámon kívül mással kell futnia, a váltakozóáramú motor ezt önmagában nem tudja megtenni. Változófrekvenciás meghajtóra (VFD) van szüksége a frekvencia elektronikus beállításához, és ez olyan összetettséget ad hozzá, amelyre egy egyenáramú rendszernek egyszerűen nincs szüksége. Még a VFD telepítése esetén is ritkán olyan egyenletes vagy gyors a vezérlés reakciója, mint amit egy egyenáramú motor natív módon biztosít.

• A váltakozó áramú motor sebességét a pólusszám és a vonalfrekvencia határozza meg, szabadon nem állítható
• Az egyenáramú motor fordulatszáma közvetlenül és előre láthatóan reagál a feszültségváltozásokra
• Az AC változó sebesség elérése általában hozzáadódik A rendszer teljes költségének 15-30%-a ha egy VFD is benne van

Gyengébb indítási nyomaték és kevésbé kiszámítható nyomatékszabályozás

A szabványos váltakozó áramú indukciós motorok általában csak indítási nyomatékot adnak le A névleges nyomaték 150-250%-a , és ez a nyomaték csak akkor érhető el teljesen, amíg a rotor el nem kezd csúszásba lépni a forgó mágneses térrel szemben. Az egyenáramú motorok, különösen a soros tekercses típusok, nagyon nagy nyomatékot képesek leadni már álló helyzetből is, ezért az egyenáramú motorok továbbra is gyakoriak az olyan alkalmazásokban, mint a felvonók, daruk és elektromos járművek, ahol az azonnali vonóerő számít.

Gyakorlati hatás nehéz terhelésekre

Ha a terhelésnek nagy a statikus súrlódása, vagy teljes terhelés mellett azonnal el kell mozdulnia, előfordulhat, hogy a váltakozóáramú motor leáll, vagy túl sok áramot vesz fel, hogy leküzdje a kezdeti ellenállást. A mérnököknek gyakran túlméretezniük kell a váltakozóáramú motort csak azért, hogy elegendő indítónyomatékot biztosítsanak, ami a megfelelő méretű egyenáramú alternatívához képest megnöveli a rendszer fizikai lábnyomát és elektromos igényét.

Magasabb költségek a szükséges vezérlőelektronikából

Az alap AC motor önmagában olcsó, de abban a pillanatban, amikor az alkalmazásnak fordulatszám-szabályozásra, lágyindításra vagy pontos pozicionálásra van szüksége, a valódi költség a vezérlő hardverében jelenik meg. A VFD-k, a lágyindítók és a kódolók, amelyek egy AC motor kiszámítható működéséhez szükségesek duplája vagy háromszorosa a rendszer teljes költségének a motor alapárához képest. Az egyenáramú motorrendszerek, különösen a kisebbek, gyakran nem igényelnek mást, mint egy egyszerű PWM vezérlőt a hasonló funkciók eléréséhez.

Hová megy a többletkiadás

1. Változtatható frekvenciájú hajtások a fordulatszám beállításához
2. Kódolók vagy feloldók helyzet-visszajelzéshez
3. Harmonikus szűrők a meghajtó által keltett zaj eltávolítására
4. További háztér és hűtés a meghajtó elektronika számára

A költségek egyike sem szűnik meg a telepítés után sem – a VFD-k és a meghajtók saját karbantartást, firmware-frissítést és időnkénti cserét igényelnek, ami olyan visszatérő költséget jelent, amelyet az egyenáramú motorok egyszerűbb vezérlőköre elkerül.

Áramminőségi problémák: bekapcsolási áram, teljesítménytényező és felharmonikusok

Az AC motorok, különösen az indukciós típusok, olyan indítóáramot vesznek fel, amely elérheti a névleges futóáram hat-nyolcszorosa . Ez a bekapcsolási áram feszültségesést okozhat a tápvezetéken, a kioldóvédő megszakítókon vagy a feszültségváltókon, ha több motor indul egyszerre. Az egyenáramú motorok általában jobban szabályozható indítóárammal rendelkeznek, mivel a meghajtó feszültség fokozatosan emelhető.

Teljesítménytényező leromlása

Az AC indukciós motorok meddőteljesítményt is fogyasztanak, ami csökkenti az elektromos rendszer teljes teljesítménytényezőjét, különösen akkor, ha a motor enyhe vagy részleges terhelés alatt működik. A gyenge teljesítménytényező számos kereskedelmi környezetben megnöveli a közüzemi költségeket, és kondenzátor bankokra lehet szükség a korrekcióhoz – egy másik költséget az egyenáramú motorrendszerek általában elkerülnek.

Extra kihívások a kis váltakozó áramú elektromos motorok és a mini váltakozóáramú motorok számára

A váltakozó áramú motorok hátrányai kis léptékben még hangsúlyosabbá válnak. Egyfázisú kis váltóáramú villanymotor nem képes önmagában forgó mágneses teret generálni, ahogyan egy háromfázisú motor képes, ezért olyan segédkomponensekre van szüksége, mint az indítókondenzátorok, árnyékolt pólusok vagy osztott fázisú tekercsek, hogy elkezdjék forogni. Ezek a kiegészítések növelik a gyártás bonyolultságát és csökkentik a megbízhatóságot a hasonló méretű egyenáramú motorokhoz képest, amelyek megbízhatóan indulnak egy egyszerű kétvezetékes csatlakozásból.

A mini AC motor A kompakt készülékekben vagy hordozható berendezésekben használatos készülékek általában kevésbé hatékonyan működnek alacsony névleges teljesítmény mellett, mivel a rögzített veszteségek, például a magveszteség és a súrlódás a teljes bemeneti teljesítmény nagyobb részét teszik ki, amikor maga a motor kicsi. A mini váltakozóáramú motorral dolgozó tervezők gyakran azt tapasztalják, hogy a sima, állítható sebesség elérése kompakt házban sokkal nehezebb, mint egy azonos méretű egyenáramú motorral, ez az egyik oka annak, hogy az egyenáramú motorok uralják az akkumulátoros kéziszerszámokat, drónokat és kisméretű robotokat.

Kompatibilitás DC tápforrásokkal

AC motor vs DC motor: Egymás melletti összehasonlítás

Amikor az egyenáramú motornak több értelme van az Ön alkalmazásában

A fent vázolt hátrányok alapján az egyenáramú motor általában jobban illeszkedik, ha az alkalmazás az alábbi feltételek bármelyikét tartalmazza:

• Pontos, folyamatosan változtatható sebességre van szüksége VFD hozzáadása nélkül
• A terhelés erős nyomatékot igényel azonnal az indításkor
• Az Ön áramforrása eredendően egyenáramú, például akkumulátorok vagy napelemek
• A költségvetési korlátok kizárják a drága meghajtóelektronikát
• Az alkalmazás kompakt, például egy mini váltakozó áramú motor cseréje hordozható berendezésekben, ahol az inverter súlya problémát jelent