تفاوت بین موتورهای AC و DC چیست؟
ماشین الکتریکی وسیلهای است که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی و بالعکس تبدیل میکند. موتور نوعی ماشین الکتریکی است که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل میکند. این موتورها میتوانند با انرژی الکتریکی AC یا انرژی الکتریکی DC کار کنند. بنابراین، موتورها به دو نوع اصلی طبقه بندی می شوند.
- موتور AC
- موتور DC
هر دو نوع موتور، انرژی مکانیکی تولید میکنند که برای جابجایی هر بار مکانیکی و غیره استفاده میشود، اما ساخت، کنترل، کارایی و کاربرد آنها کاملاً متفاوت است.
دروس مربوط به این دسته از الکتروموتورها به صورت عملی در دوره آموزش سیم پیچی موتور در آموزشگاه فنی پویان آموزش داده میشود. بنابراین اگر میخواهید به صورت عملی نیز این مباحث را آموزش ببینید، با ما تماس بگیرید.
قبل از پرداختن به لیست تفاوتهای بین موتورهای AC و DC، اجازه دهید در مورد نحوه عملکرد موتور و اصول اولیه موتور AC و DC بحث کنیم.
موتور AC چیست؟
این یک نوع ماشین الکتریکی است که انرژی الکتریکی AC را به انرژی مکانیکی تبدیل میکند. دو نوع موتور AC وجود دارد:
- موتور آسنکرون (القایی)
- موتور سنکرون
در موتورهای آسنکرون یا القایی، استاتور از سیم پیچهای متعدد ساخته شده است، در حالی که روتور (نوع قفس سنجاب یا زخم) از حلقههای بسته رسانا ساخته شده است . AC استاتور را تغذیه میکند که یک شار متناوب به نام میدان مغناطیسی چرخشی ایجاد میکند.
این شار مغناطیسی طبق قانون القایی فارادی جریان القایی در روتور ایجاد میکند. جریان القایی با میدان مغناطیسی مخالف است و شروع به چرخش در جهت آن میکند. بنابراین موتور القایی تک فاز یا 3 فاز بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی بین استاتور و روتور کار میکند.
در یک موتور سنکرون، یک DC جداگانه از طریق حلقههای لغزنده به روتور عرضه میشود تا میدان مغناطیسی خود را ایجاد کند یا از آهنربای دائمی استفاده میشود. ورودی AC برای ایجاد میدان مغناطیسی چرخشی به استاتور عرضه میشود.
میدان مغناطیسی روتور با میدان مغناطیسی دورانی استاتور قفل میشود و دقیقاً با همان سرعت شروع به چرخش میکند. از آنجایی که میدان مغناطیسی چرخشی به فرکانس AC منبع بستگی دارد، سرعت موتور فقط به فرکانس ورودی بستگی دارد. بنابراین به آن موتور سنکرون میگویند.
از آنجایی که ورودی همیشه به استاتور اعمال میشود، از برسهای کربنی استفاده نمیشود. بنابراین آنها قابل اعتمادتر هستند و نیاز به نگهداری کمتری دارند. آنها نسبت به موتور DC در تولید توان مکانیکی بیشتر کارآمدتر هستند.
اما کنترل سرعت یک موتور AC نسبت به موتورDC کمی دشوار است. از آنجایی که عمدتاً به فرکانس ورودی بستگی دارد، ما از دستگاهی به نامVFD (درایو فرکانس متغیر) برای تغییر فرکانس تغذیه ورودی به موتور استفاده میکنیم. آنها همچنین درایوهای موتور AC نامیده میشوند. جهت آنها با تغییر قطبیت سیم پیچ استارت کنترل میشود.
موتور DC چیست؟
این یک نوع ماشین الکتریکی است که انرژی الکتریکی DC را به انرژی مکانیکی تبدیل میکند.
اصل اساسی که موتور DC بر اساس آن کار میکند این است: «زمانی که یک هادی حامل جریان در یک میدان مغناطیسی قرار میگیرد، نیروی مکانیکی متقابلاً عمود بر میدان مغناطیسی و جهت جریان را تجربه میکند». جهت نیرو توسط قانون دست چپ فلمینگ تعیین میشود.
آرمیچر موتور DC از سیم پیچهای هادی متعدد ساخته شده است. داخل محفظهای قرار میگیرد و برای آهنربای دائمی ساخته شده است که میدان مغناطیسی تولید میکند. آرمیچر جریان مستقیم تامین شده توسط هر منبع DC مانند باتریها را حمل میکند. میدان مغناطیسی با هادیهای حامل جریان آرمیچر تعامل دارد. بنابراین آرمیچر یک نیروی مکانیکی را تجربه میکند.
از آنجایی که ورودی به قسمت متحرک (روتور) موتور DC اعمال میشود، ما از برس و کموتاتور کربنی برای تامین جریان متناوب به آرمیچر استفاده میکنیم. بنابراین به آنها موتور DC Brushed گفته میشود. برسها و کموتاتور با گذشت زمان فرسوده میشوند، بنابراین نیاز به تعمیر و نگهداری مکرر دارند. جرقههای بین کموتاتور نیز باعث کاهش کارایی آن و ایجاد نویز میشود.
در موتور BLDC (Brushless DC)، استاتور از سیم پیچهای متعددی ساخته شده است که آرمیچر روتور ساخته شده از آهنرباهای دائمی را احاطه کرده است. DC با استفاده از تریستورها به AC 3 فاز تبدیل میشود و برای تولید میدان مغناطیسی دوار به سیمپیچهای استاتور عرضه میشود. در چنین موتورهایی، ورودی به قسمت ثابت اعمال میشود، بنابراین نیازی به برس یا کموتاتور ندارد و به افزایش کارایی موتور و همچنین راندمان آن کمک میکند.
بنابراین در موتور DC، ورودی را میتوان به روتور (در موتور DC برسدار) و همچنین استاتور (در موتورBLDC) اعمال کرد.
تفاوتهای کلیدی بین موتور AC و DC چیست؟ ( جدول مقایسه )
| موتور AC | موتور DC |
| ماشین الکتریکی که انرژی الکتریکی AC را به انرژی مکانیکی تبدیل میکند. | ماشین الکتریکی که انرژی الکتریکی DC را به انرژی مکانیکی تبدیل میکند. |
| انرژی آن توسط جریان متناوب تامین می شود. | انرژی آن توسط یک جریان مستقیم یک طرفه تامین میشود. |
| دو نوع اصلی از موتورهای AC وجود دارد. موتور آسنکرون (القایی) و موتور سنکرون. | دو نوع اصلی موتور DC وجود دارد. موتور DC برسدار و موتور DC بدون جاروبک |
| موتورهای AC میتوانند تک فاز (فاز و خنثی به عنوان ورودی) یا سه فاز (3 خط سیم برق به عنوان ورودی) باشند. | موتورهای DC تک فاز هستند که دارای دو خط ورودی (مثبت و منفی) هستند. |
| منبع ورودی آرمیچر AC است، بنابراین نیازی به کموتاسیون ندارد. | منبع ورودی DC است، بنابراین نیاز به تبدیل ورودی DC به AC دارد. |
| آرمیچر همیشه ثابت است که به عنوان استاتور شناخته میشود. | آرمیچر در موتور DC برس خورده میچرخد که به آن روتور نیز میگویند. |
| ورودی به استاتور عرضه میشود بنابراین نیازی به برسهای کربنی نیست. | ورودی به روتور عرضه میشود بنابراین به برس و کموتاتور کربن نیاز دارد. |
| هیچ صدایی تولید نمیکند و به راحتی کار میکند. | برسها در امتداد آرمیچر میلغزند و باعث ایجاد صدا و جرقه میشود. |
| توان خروجی را افزایش می دهد. | طیف گستردهای از کنترل سرعت را ارائه میدهد. |
| منابع ورودی میتواند تک فاز یا سه فاز باشد. | منبع ورودی منبع DC مانند باتری، سلول و پنل خورشیدی و غیره است. |
| از برق AC به عنوان منبع ورودی خود استفاده میکند. | از انرژی پشتیبان ذخیره شده از باتری ها استفاده میکند. |
| جهت آن را میتوان با تغییر قطبیت سیم پیچ استارت در یک فاز و تعویض هر دو ترمینال در یک موتور 3 فاز معکوس کرد. | جهت آن را میتوان با تغییر قطبیت منبع DC ورودی به راحتی معکوس کرد. |
| سرعت آن با تغییر فرکانس ورودی کنترل میشود. از VFD برای کنترل سرعت آنها استفاده میکند. | سرعت آن توسط جریان آرمیچر متغیر کنترل میشود. کنترل خارجی از طریق PWM آسانتر است. |
| به نگهداری کمتری نیاز دارد و مقرون به صرفه است. | به نگهداری مکرر و پرهزینه نیاز دارد. بنابراین آنها گرانتر از AC هستند. |
| میدان مغناطیسی در حالی که آرمیچر ثابت است میچرخد. | میدان مغناطیسی ثابت است در حالی که آرمیچر در حال چرخش است. |
| گشتاور با افزایش سرعت کاهش مییابد. | گشتاور ثابتی را در محدوده وسیعی از سرعت فراهم میکند. |
| موتور AC به دلیل تلفات جریان القایی راندمان نسبتا پایینی دارد. | موتور DC بازده بالایی دارد زیرا میدان مغناطیسی توسط یک آهنربای دائمی ایجاد میشود. |
| همه موتورهای AC خود راه انداز نیستند و برای راهاندازی به تجهیزات خارجی نیاز دارند. | تمام موتورهای dc موتورهای خود راهانداز هستند. |
| موتور القایی AC پرکاربردترین موتور الکتریکی در بخش های خانگی و صنعتی مانند ماشین های مته، پمپ آب، فن، ماشین لباسشویی و غیره میباشد. | در کاربردهایی که نیاز به کنترل دقیق موقعیت و گشتاور بالا دارند مانند بالابرها، جرثقیلها، تسمه نقاله و غیره همچنین موتورهای کوچک در الکترونیک جاسازی شده، اسباب بازیهای کوچک استفاده میشود. |
سرعت موتور DC را میتوان به راحتی با تغییر ولتاژ ورودی کنترل کرد. یک روش ساده برای کنترل ولتاژ ورودی (PWM (مدولاسیون عرض پالس) است. جهت موتور DC با تغییر قطبیت منبع DC ورودی معکوس میشود.
نتیجه این مقاله این است که موتورهای AC برای بهترین عملکرد توان خروجی، قابلیت اطمینان و نیاز به نگهداری کمتر مورد استفاده قرار میگیرند. در حالی که موتور DC به دلیل کنترل سرعت و جهت آسانتر آنها استفاده میشود. اما نگهداری مکرر آنها بسیار پرهزینه است. به طور کلی، استفاده از VFD با موتور AC میتواند راه حل ارزانتری برای مشکل ارائه دهد.
اگر در مورد تفاوت عمده بین موتور DC و AC صحبت کنیم، کموتاتور است و به راحتی میتوان آن را متمایز کرد و تشخیص داد که این موتور AC یا موتور DC است. به طور خلاصه، اگر یک کموتاتور در یک موتور وجود داشته باشد، آن یک موتور DC است، در غیر این صورت، یک موتور AC است.
