直流電機的有效率較高,但存在一定的比損耗,導致失效的因素包括:繞組的初始阻力、電刷摩擦及渦流損耗。
交流感應電機則采用了一系列繞組,并受控于交流輸入電壓,并由其產生定子磁場,進而在產生轉子磁場。而同步電機則是另一種交流電機,其運行時的電源頻率精度高。當電流通過滑環或永磁體時,將產生磁場。同步電機的運行速度比感應電機快,后者的速度受限于異步電機的滑環。
交流電機則意味著該設備的運行數值將與性能曲線上某個特定點相對應,該曲線與電機的峰值效率將保持一致。若未按照該點對應的數值運行,那么電機的效率將大幅下挫。交流電機在轉子上產生感應電流,進而產生磁場,該過程將導致額外的耗能。所以,交流電機的效率不如直流電機。事實上,直流電機的效率要比交流電機高30%以上,因為永磁體將產生次生磁場。
上圖對比了電子整流電機、三相感應交流電機、單相交流感應電機及罩極電動機的電機效率。
電子整流電機的簡介及優勢
電子整流電機是一種受控于外部電子器件的無刷直流電機,該電子器件可能是電子線路板,也可能是變頻器。機械整流的執行有賴于電子回路,線路板可改變固定式繞組的相位,確保電機轉動,可提供適量的電樞電流。若在精準的時間段內向正確的方向傳輸電流,可實現較高的精度。由于電極的轉速受控于外部電子器件,電子整流電機不存在同步轉速受限的情況。
電子整流電機具有以下優勢:由于該類電機無電刷,不會產生火星或因電刷緣故導致電機使用壽命縮短,且不會浪費能量,因為其采用電子器件來控制定子,其性能及可控性較好。相較于感應電機,其運行溫度較低。電機尺寸越小,越能節省空間,當制造商采用外轉子時,甚至能節省更多的空間。
若采用電子整流電機,動力分配也更為清潔。無刷直流電機靠單獨的直流電源驅動,交流電機的電源會產生額外的成本,且設計更為復雜。電子整流電機可直接與交流主電源相連,但其并不完全依賴于電壓或頻率,小幅的電壓變動不會影響電機輸出。
若將電子整流電機與交流罩極電機或固定分相電容器式交流電動機進行比對,則會發現:罩極電機的效率范圍在15%-25%,固定分相電容器式交流電動機的范圍在30%-50%,而電子整流電機的效率范圍在60%-75%。
電子整流電機可用于低功率輸出的應用中,如:小型風機、伺服電機、動作控制技術系統。目前正嘗試新方法,將該類電機應用到傳送帶及冷凝機組等大功率輸出設備。
在控制速度方面,電子整流電機擁有多速控制功能,速度控制器是其標配件。交流電機也提供多數控制功能,并提供外置速度控制器選配件。外部控制器可調整交流電機的變壓器一次電壓,可變更正弦波,會使電機的使用壽命受影響,并導致噪音增多。
對電子整流電機而言,整流電路的脈寬調制為4-20 mA,電壓為0-10 V,將電機的轉速控制在10%-100%的范圍內。只需采用集成電路,就能完成對電子整流電機的監控,設計師可提供對應的反饋信息。電子整流電機還可提供軟啟動,且噪聲及電機溫度較低。