直流与交流电机的原理
2023/2/9 13:47:07 点击：
直流电机凭借碳刷及整流环来改变旋转电枢（rotating armature）内电流及磁场电极的方向，内转子与固定式永磁的相互作用将导致电机转动。
据maxon电机透露，直流电机受限于电刷系统，使用寿命为1000-1500小时，若在极端负载下，将不足100小时。在工况条件较好的情况下，部分电机的运行寿命或将达到1.5万小时。此外，高速旋转则受限于整流，通常最大每分钟转速接近1万次（RPM）。
直流电机的有效率（efficiency rate）较高，但存在一定的比损耗（specific losses），导致失效（lose efficiency）的因素包括：绕组的初始阻力（initial resistance）、电刷摩擦及涡流损耗（eddy-current losses）。
交流感应电机（AC induction motors）则采用了一系列绕组，并受控于交流输入电压，并由其产生定子磁场（stator field），进而在产生转子磁场。而同步电机（synchronous motor）则是另一种交流电机，其运行时的电源频率（supply frequency）精度高。当电流通过滑环（slip ring）或永磁体时，将产生磁场。同步电机的运行速度比感应电机快，后者的速度受限于异步电机（asynchronous motor）的滑环。
交流电机则意味着该设备的运行数值将与性能曲线上某个特定点相对应，该曲线与电机的峰值效率（peak efficiency）将保持一致。若未按照该点对应的数值运行，那么电机的效率将大幅下挫。交流电机在转子上产生感应电流，进而产生磁场，该过程将导致额外的耗能。所以，交流电机的效率不如直流电机。事实上，直流电机的效率要比交流电机高30%以上，因为永磁体将产生次生磁场（secondary magnetic field）。
上图对比了电子整流电机、三相感应交流电机（three-phase induction AC motor）、单相交流感应电机及罩极电动机（shaded pole motor）的电机效率。
据maxon电机透露，直流电机受限于电刷系统，使用寿命为1000-1500小时，若在极端负载下，将不足100小时。在工况条件较好的情况下，部分电机的运行寿命或将达到1.5万小时。此外，高速旋转则受限于整流，通常最大每分钟转速接近1万次（RPM）。
直流电机的有效率（efficiency rate）较高，但存在一定的比损耗（specific losses），导致失效（lose efficiency）的因素包括：绕组的初始阻力（initial resistance）、电刷摩擦及涡流损耗（eddy-current losses）。
交流感应电机（AC induction motors）则采用了一系列绕组，并受控于交流输入电压，并由其产生定子磁场（stator field），进而在产生转子磁场。而同步电机（synchronous motor）则是另一种交流电机，其运行时的电源频率（supply frequency）精度高。当电流通过滑环（slip ring）或永磁体时，将产生磁场。同步电机的运行速度比感应电机快，后者的速度受限于异步电机（asynchronous motor）的滑环。
交流电机则意味着该设备的运行数值将与性能曲线上某个特定点相对应，该曲线与电机的峰值效率（peak efficiency）将保持一致。若未按照该点对应的数值运行，那么电机的效率将大幅下挫。交流电机在转子上产生感应电流，进而产生磁场，该过程将导致额外的耗能。所以，交流电机的效率不如直流电机。事实上，直流电机的效率要比交流电机高30%以上，因为永磁体将产生次生磁场（secondary magnetic field）。
上图对比了电子整流电机、三相感应交流电机（three-phase induction AC motor）、单相交流感应电机及罩极电动机（shaded pole motor）的电机效率。
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