Tôi hiểu những lợi ích của việc sử dụng hệ thống biến tần chỉnh lưu để điều khiển động cơ xoay chiều thay vì chỉ cắm nó vào nguồn điện chính, vì nó cho phép kiểm soát tốt hơn tốc độ và hiệu suất của nó; nhưng điều tôi không hiểu là: vì nguồn AC ban đầu phải được chuyển đổi thành DC để cung cấp cho mạch biến tần, tại sao DC này không được gửi trực tiếp đến động cơ DC, thay vì chuyển đổi lại thành AC và sau đó gửi nó cho một động cơ AC?
Câu trả lời:
Động cơ DC có một biến hiệu quả: bạn cung cấp cho động cơ bao nhiêu năng lượng? Động cơ điện xoay chiều có hai biến: công suất và tần số. Tôi không phải là chuyên gia về động cơ, nhưng tôi hy vọng rằng động cơ AC do đó sẽ cho phép kiểm soát độc lập tốc độ và mô-men xoắn, trong khi động cơ DC thì không. Kiểm soát định hướng cũng là một mối quan tâm. Hướng của động cơ điện xoay chiều có thể được điều khiển bởi hướng quay của nguồn điện được cung cấp cho nó. Hướng của động cơ DC không dễ điều khiển.
Rộng hơn, tất cả các động cơ hoạt động vì có một từ trường quay ở đâu đó. Vòng quay đó được tạo ra bên trong động cơ (tự giao hoán) hoặc do nguồn cấp điện cho động cơ tự quay (giao hoán bên ngoài). Động cơ DC phải tự vận hành; DC là định nghĩa không quay.
Làm thế nào để bạn đạt được giao hoán trong động cơ? Thông thường, có bàn chải , hoặc có một biến tần được tích hợp trong động cơ . Bàn chải bị mòn, và tôi nghi ngờ có những nhược điểm khác. Và nếu bạn định chế tạo một biến tần vào động cơ, tại sao không đặt nó bên ngoài động cơ và kiểm soát nó tốt hơn?
Bởi vì động cơ xoay chiều thường hiệu quả hơn nhiều so với động cơ DC và vì chúng không yêu cầu tiếp xúc điện với rôto, nên cũng đáng tin cậy hơn.
Hãy nhớ rằng, một động cơ BLDC thực sự là một động cơ xoay chiều với mạch ổ đĩa tích hợp. Ở mức công suất cao hơn, nên tách rời bộ điều khiển và điều khiển mạch khỏi động cơ.
Ngoài ra, động cơ có cánh quạt nam châm vĩnh cửu (PM) có khả năng xử lý công suất hạn chế. Ở mức công suất cao hơn, động cơ cảm ứng AC được sử dụng, ngay cả trong xe điện.
Với nhiều loại động cơ điện xoay chiều, tốc độ quay sẽ tương quan mạnh với tần số của dòng điện. Trong nhiều trường hợp, tốc độ quay tính bằng số vòng quay trên giây sẽ là một phần chính xác của tần số ổ theo chu kỳ trên giây (ví dụ 1/3), hoặc một phần chính xác trừ đi một lượng "trượt" nhất định phụ thuộc vào ổ đĩa Vôn. Mặc dù có thể kiểm soát tốc độ của một số động cơ xoay chiều bằng cách thay đổi điện áp ổ đĩa và do đó cho phép mức độ trượt khác nhau, hiệu quả hơn là thay đổi tần số ổ đĩa và cố gắng giảm thiểu trượt.
Cũng lưu ý rằng gần như tất cả các động cơ có khả năng thực hiện một lượng công việc không tầm thường đòi hỏi sự phân cực của dòng điện trong một số cuộn dây phải được chuyển đổi định kỳ. Điều này đúng với động cơ DC như động cơ AC. Hầu hết các động cơ DC sử dụng một cổ góp cơ học và bàn chải để thực hiện chuyển đổi như vậy; những xu hướng này có thời gian sử dụng hữu ích hạn chế trước khi yêu cầu dịch vụ hoặc thay thế. Một số sử dụng thiết bị điện tử để chuyển đổi dòng điện động cơ thực tế, nhưng về cơ bản, chúng biến chúng thành một tổ hợp "biến tần-cộng-AC-động cơ".
Có thể có rất nhiều lý do. Rõ ràng nhất là bàn chải trong động cơ PMDC bị hao mòn và cần được thay thế sau 2000-5000 giờ, tùy thuộc vào môi trường. Trong khi đó động cơ AC (cả động cơ cảm ứng và PMSM hay còn gọi là động cơ không chổi than hay còn gọi là động cơ BLDC) có thể kéo dài 20.000 giờ. Vì vậy, nếu hoạt động không cần bảo trì là quan trọng, bạn có thể muốn một động cơ AC.
Thứ hai, nếu bạn đang thực hiện bất kỳ loại điều khiển tốc độ hoặc mô-men xoắn nào, bạn sẽ không chỉ có DC cho động cơ DC. Bạn sẽ có PWM DC. Và một khi bạn có các thiết bị điện tử để làm điều đó, thì việc chuyển sang PWM AC sẽ không khác lắm.
Thứ ba, rất nhiều động cơ cảm ứng hiện đại và điều khiển PMSM hoạt động bằng cách sử dụng một kỹ thuật gọi là điều khiển hướng trường. Loại điều khiển này cho phép bạn điều khiển cả động cơ vận hành trơn tru ở tốc độ thấp và tốc độ cao và nó cho phép bạn kiểm soát độc lập mô-men xoắn và từ trường của bạn. Bạn không thể làm điều này với điều khiển PMDC vì bàn chải / cổ góp của bạn căn chỉnh cơ học trường. Vì vậy, nếu điều đó quan trọng với bạn, bạn có thể chọn AC trên động cơ DC.
Một ưu điểm khác của động cơ AC là chúng không sử dụng chổi than và cổ góp, giống như động cơ DC. Chúng tạo ra rất nhiều nhiễu EM và băng thông rộng.
Có những môi trường mà những hành động như vậy là thực sự, thực sự không mong muốn :)
Động cơ AC đáng tin cậy hơn động cơ DC. Động cơ DC tạo ra công suất đầu ra từ dòng điện chạy trong phần ứng. Động cơ DC chuyển dòng điện đến phần ứng bằng cổ góp và bàn chải. Độ tự cảm điện của phần ứng gây ra xung điện khi mỗi bàn chải phá vỡ kết nối từ mỗi thanh tiếp xúc liên tiếp của phần ứng. Điều này làm hỏng phần ứng và bàn chải, làm cho chúng thô. Sự thô ráp mặc cả phần ứng và bàn chải. Khi động cơ điện xoay chiều sử dụng cánh quạt điện từ, dòng điện kết nối với rôto bằng vòng trượt và chổi quét. Không có chuyển đổi tại các bàn chải trên vòng trượt. Điều này tránh được sự rỗ do bị kích thích bởi động cơ DC. Vòng trượt và bàn chải kéo dài hơn nhiều lần so với bàn chải và cổ góp động cơ DC. Hầu hết các động cơ AC hoạt động mà không có bàn chải và vòng trượt bằng cách sử dụng khớp nối cảm ứng, độ trễ, hoặc nam châm vĩnh cửu trong các cánh quạt. Tuổi thọ của động cơ không chổi than có thể chỉ bị giới hạn bởi tuổi thọ.
Động cơ AC có thể được điều khiển nhiều hơn động cơ DC. Bộ điều khiển động cơ DC có thể thay đổi từ trường từ stato hoặc điện áp hoặc dòng điện áp dụng cho phần ứng. Bộ điều khiển động cơ xoay chiều có thể thay đổi điện áp, dòng điện, tần số hoặc pha hoặc dòng rôto. Một số động cơ xoay chiều có thể thay đổi số cực từ trên stato. Điều này làm cho động cơ điện xoay chiều có thể chuyển đổi hiệu quả điện năng thành động lực trên một phạm vi tốc độ hoạt động rộng hơn so với động cơ DC có mức công suất tương đương.
Một khía cạnh khác mà tôi không thấy đề cập đến là động cơ xoay chiều 3 pha được cung cấp đầu vào sóng hình sin thuần tạo ra mô-men xoắn đồng đều trong tất cả các góc quay 360 độ. Một động cơ DC đơn giản sẽ trải qua sự thay đổi mô-men xoắn khi mỗi cực rôto quay qua cực stator đối tác của nó. Đây có thể là một xem xét quan trọng, ví dụ, gia công chính xác.