Οι ηλεκτρικοί κινητήρες/μηχανές γίνονται όλο και πιο δημοφιλείς καθώς η τεχνολογία προχωρά. Από το 2018, υπήρχαν πάνω από 1 εκατομμύριο ηλεκτρικά οχήματα που κυκλοφορούσαν στους δρόμους και τους αυτοκινητόδρομους των Ηνωμένων Πολιτειών.
Αυτό που πολλοί άνθρωποι δεν συνειδητοποιούν είναι ότι υπάρχουν δύο διαφορετικοί τύποι κινητήρων στα ηλεκτρικά οχήματα και στα υβριδικά οχήματα. Όταν εξετάζουμε τους τύπους ηλεκτρικών κινητήρων, η σύγκριση είναι πάντα κινητήρες AC έναντι DC.
Τι είναι ένας κινητήρας AC;
Ενώ οι κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος και συνεχούς ρεύματος έχουν και οι δύο κοινό παρονομαστή το ηλεκτρικό ρεύμα, υπάρχουν μερικές μεγάλες διαφορές μεταξύ των δύο. Ένας κινητήρας AC είναι διαφορετικός από έναν κινητήρα συνεχούς ρεύματος DC επειδή λειτουργεί με εναλλασσόμενο ρεύμα.
Το εναλλασσόμενο ρεύμα μπορεί να σχηματιστεί μέσω πηνίων που περιβάλλουν έναν κεντρικό πυρήνα. Αυτή είναι η σύνθεση ενός κινητήρα επαγωγής AC, ο οποίος είναι ο πιο κοινός κινητήρας στον κόσμο.
Οι επαγωγικοί κινητήρες AC είναι μόνο ένας από τους δύο τύπους ηλεκτροκινητήρων AC. Ένας επαγωγικός κινητήρας διαθέτει πηνία στάτη που τυλίγονται γύρω από έναν περιστρεφόμενο ρότορα για να τροφοδοτήσουν το όχημα ή το μηχάνημα.
Ο άλλος τύπος κινητήρα AC είναι ένας σύγχρονος κινητήρας. Αυτός ο τύπος κινητήρα AC δημιουργεί μηχανική ενέργεια χρησιμοποιώντας δακτυλίους ολίσθησης που περιστρέφονται με υψηλότερο ρυθμό. Η διαφορά μεταξύ των επαγωγικών και των σύγχρονων κινητήρων είναι ότι οι σύγχρονοι κινητήρες δεν απαιτούν επαγόμενο ηλεκτρικό ρεύμα.
Οι κινητήρες AC είναι δημοφιλείς λόγω του πόσο ισχυροί είναι διατηρώντας παράλληλα υψηλά επίπεδα απόδοσης. Επιπλέον, οι κινητήρες AC είναι δημοφιλείς λόγω του πόσο αθόρυβοι είναι όταν λειτουργούν.
Αυτή η αθόρυβη λειτουργία τους καθιστά εξαιρετική επιλογή για έργα που χρειάζονται μια ήσυχη ατμόσφαιρα, αλλά εξακολουθούν να χρειάζονται αξιόπιστη και ισχυρή ηλεκτρική ενέργεια. Είναι επίσης δημοφιλείς για την αντοχή τους και την πιο αποτελεσματική διαδικασία εκκίνησης.
Τι είναι ένας κινητήρας DC;
Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος DC είναι ηλεκτρικοί κινητήρες που λειτουργούν με συνεχές ρεύμα ηλεκτρικής ενέργειας. Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος είναι υψηλής τάσης και χρησιμοποιούνται στον βιομηχανικό και κατασκευαστικό τομέα.
Μια μεγάλη διαφορά μεταξύ των κινητήρων συνεχούς ρεύματος και των κινητήρων AC είναι ότι οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος δεν χρησιμοποιούν περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο για την παραγωγή ισχύος. Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος χρησιμοποιούν έναν περιστρεφόμενο οπλισμό για να δημιουργήσουν ισχύ περιστρεφόμενοι γύρω από έναν μόνιμο μαγνήτη.
Παρόμοια με τους κινητήρες AC, υπάρχουν δύο διαφορετικοί τύποι κινητήρων συνεχούς ρεύματος που χρησιμοποιούνται. Ο πρώτος είναι οι κινητήρες με ψήκτρες (καρβουνάκια). Οι κινητήρες με ψήκτρες είναι η παλαιότερη επιλογή και λειτουργούν χρησιμοποιώντας άξονα, ψήκτρες, καθώς και περιστρεφόμενο ρότορα.
Οι ψήκτρες αλλάζουν το ηλεκτρικό φορτίο στον κινητήρα και καθορίζουν την κατεύθυνση και την ταχύτητα της ενέργειας που παράγεται.
Οι κινητήρες χωρίς ψήκτρες, από την άλλη πλευρά, χρησιμοποιούν μαγνήτες που περιβάλλουν τον ρότορα προκειμένου να ελέγχουν την απόδοση και την ποσότητα της παραγόμενης ισχύος. Χρησιμοποιούν επίσης ειδική καλωδίωση για να βοηθήσουν στον έλεγχο της ταχύτητας και της κατεύθυνσης της ηλεκτρικής ενέργειας.
Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος είναι δημοφιλείς επειδή είναι εύκολο να εγκατασταθούν. Παρόλα αυτά, παίρνουν περισσότερη ισχύ για την εκκίνηση όταν συγκρίνουν κινητήρες AC με DC.
Ανάλογα με την εφαρμογή τους μπορεί να είναι μια μεγάλη επένδυση. Βρίσκονται συχνότερα σε μηχανοκίνητα οχήματα που κυκλοφορούν σήμερα. Θα βρείτε επίσης κινητήρες χωρίς ψήκτρες που τροφοδοτούν συστήματα HVAC και ιατρικό εξοπλισμό.
Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος είναι κατάλληλοι για συσκευές που χρειάζονται σταθερή παροχή ηλεκτρικού ρεύματος για να λειτουργήσουν.
AC έναντι DC: Τα υπέρ και τα κατά
Υπάρχουν πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα και στους δύο τύπους ηλεκτρικών κινητήρων όταν πρόκειται για AC έναντι DC. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο καθένας έχει τις κοινές του χρήσεις και τις βιομηχανίες που ταιριάζουν καλύτερα σε αυτά τα δυνατά και αδύνατα σημεία.
Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά σε αυτά τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα.
Εναλλασσόμενο ρεύμα (AC)
Οι κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος (AC) είναι μια δημοφιλής επιλογή για πολλούς λόγους. Έχουν το πλεονέκτημα ότι είναι γρήγοροι και αποτελεσματικοί στην εκκίνηση και εύκολοι στον έλεγχο μόλις τεθούν σε λειτουργία.
Επειδή οι απαιτήσεις εκκίνησης είναι πολύ χαμηλότερες για εναλλασσόμενο ρεύμα, αφαιρείται μεγάλη πίεση από τα εξαρτήματα του κινητήρα. Αυτό οδηγεί σε λιγότερη συντήρηση και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής για τον ηλεκτροκινητήρα.
Οι κινητήρες AC είναι επίσης εξαιρετικά ελεγχόμενοι, καθιστώντας τους ασφαλείς και εύκολους στη λειτουργία τους. Μπορείτε να περιμένετε ότι ένας κινητήρας εναλλασσόμενου ρεύματος θα διαρκέσει πολύ περισσότερο και εάν χαλάσει, οι επισκευές είναι φθηνότερες από ό,τι σε έναν κινητήρα συνεχούς ρεύματος.
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα ηλεκτρικά οχήματα και τα υβριδικά οχήματα χρησιμοποιούν κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος για να παρέχουν τη μηχανική τους ενέργεια.
Ένα μεγάλο μειονέκτημα των κινητήρων AC είναι ότι δεν ανταποκρίνονται τόσο όσο οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος όταν πρόκειται για αλλαγή φορτίου. Είναι καλύτερα προσαρμοσμένοι για σταθερό επίπεδο φορτίου. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο χρησιμοποιούνται κυρίως σε μεταποιητικές και βιομηχανικές δυνατότητες.
Συνεχές ρεύμα (DC)
Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος (DC) είναι επίσης μια δημοφιλής επιλογή όταν πρόκειται για ηλεκτρικούς κινητήρες. Είναι ωφέλιμοι γιατί είναι εύκολο να εγκατασταθούν και να συντηρηθούν. Αυτό τους καθιστά λιγότερο ακριβούς μακροπρόθεσμα.
Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος παράγουν επίσης μεγάλη ισχύ και ροπή κατά την εκκίνηση. Μπορείτε επίσης να περιμένετε πολύ πιο ανταποκρινόμενους χρόνους στάσης και εκκίνησης από κινητήρες συνεχούς ρεύματος. Παρέχουν γρήγορη και ισχυρή επιτάχυνση, καθιστώντας τους τέλεια επιλογή για την αγορά αυτοκινήτων.
Μερικά μειονεκτήματα των κινητήρων συνεχούς ρεύματος είναι ότι η διάρκεια ζωής δεν είναι τόσο μεγάλη όσο του αντίστοιχου AC και είναι πιο ακριβή η επισκευή τους. Απαιτούν επίσης να μετατραπεί η ηλεκτρική ενέργεια από εναλλασσόμενο σε συνεχές για να λειτουργήσουν.
Τώρα γνωρίζετε τη διαφορά!
Ενώ οι ηλεκτρικοί κινητήρες λειτουργούν με την ίδια βασική αρχή, υπάρχει μια μεγάλη διαφορά μεταξύ του τρόπου λειτουργίας των κινητήρων AC και DC. Οι κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος χρησιμοποιούν ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο για την παραγωγή ισχύος, ενώ οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος χρησιμοποιούν έναν περιστρεφόμενο οπλισμό για τον έλεγχο της παραγόμενης ισχύος.
Καθένας έχει τα δυνατά και τα αδύνατα σημεία του και χρησιμοποιούνται με διαφορετικούς τρόπους. Οι κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος βρίσκονται συνήθως σε βιομηχανικές χρήσεις, μεταξύ αυτών και στην αυτοκινητοβιομηχανία, ενώ οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος τροφοδοτούν π.χ. τα ηλεκτρικά οχήματα, κυρίως σε μετατροπές, επειδή η ισχύς αντιδρά πιο γρήγορα και παράγει περισσότερη ροπή και επιτάχυνση.
