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为什么直流电机比交流电机具有更高的启动扭矩?

2024-01-27科学

为什么直流电机的启动扭矩比交流电机大?

与 AC(交流)电机相比,DC(直流)电机通常具有更高的启动扭矩。对于负载最初抵抗运动的应用(例如输送机、破碎机和其他重型机械),电机的启动扭矩至关重要。

在直流电机中,扭矩是由定子(励磁绕组)和转子(电枢绕组)产生的磁场相互作用产生的。电枢绕组中的电流方向由换向器控制,这确保产生扭矩的磁场相对于转子始终处于相同方向。这种设计可以在电机的整个旋转过程中产生平稳且一致的扭矩。

直流并励电机的启动转矩由下式给出:

通过改变电枢电压或使用额外的外部电阻器,可以轻松调整和控制直流电机的启动扭矩。这种控制启动扭矩的灵活性使得直流电机适合启动时需要高扭矩的应用。

在需要高启动扭矩和精确速度控制的应用中,首选直流电机,例如车辆、起重机、电梯、绞车、破碎机、数控和输送系统、物料搬运/起重设备、牵引控制等。

另一方面,交流电机,尤其是感应电机,依靠定子的旋转磁场在转子中感应出磁场。交流电机在启动过程中,会出现短暂的转子转速与旋转磁场不同步的情况,导致启动时扭矩较低。这称为「滑差」,它会影响交流电机的启动扭矩。

交流异步电动机的启动转矩:

因此,交流电机,尤其是感应电机,与直流电机相比,启动扭矩可能较低。然而,一些交流电机,例如同步电机,在特定条件下可以提供更高的启动扭矩。

在需要低启动扭矩和精确控制的应用中,优选使用交流电机,例如泵和压缩机、风扇、洗衣机、冰箱、空调和吸尘器;暖通空调系统;起重机、电梯和自动扶梯;绞车;印刷和纺织机械;数控和输送系统;物料搬运/起重设备;牵引力控制等

虽然变频驱动器 (VFD)等进步改善了交流电机的控制和性能,但直流电机在可控性和启动扭矩方面仍然具有一定的优势。控制直流电机电枢绕组中电流的方向和大小的能力可以实现精确的扭矩控制,使直流电机适合需要高启动扭矩的应用。