直流電機(jī)和交流電機(jī)的工作原理和區(qū)別

直流電機(jī)和交流電機(jī)的原理和區(qū)別是什么？

以單相電機(jī)為例。

首先來說，直流電機(jī)與交流電機(jī)都是電機(jī)的一種，都是由于磁場的作用產(chǎn)生運(yùn)轉(zhuǎn)。而直流又可以看成是步進(jìn)電機(jī)的一種。那么在原理上有什么區(qū)別呢？

1、電機(jī)結(jié)構(gòu)不同

1）交流電機(jī)里面有一個(gè)線圈，這個(gè)線圈一般阻值不是很大，，也就百歐姆左右，以移相為例式為例，它有啟動(dòng)繞組和運(yùn)行繞組。

2）而直流電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要是由定子以及轉(zhuǎn)子組成，以前很多都是有刷電機(jī)，，轉(zhuǎn)子有一個(gè)電刷，電機(jī)上面還有一個(gè)霍爾傳感器，檢測位置，在工作過程當(dāng)中與轉(zhuǎn)換片不斷的交替接觸，這樣形成交變磁場，不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，直流電機(jī)體積一般比交流的小，現(xiàn)在很多公司都用直流無刷電機(jī)。

2、工作原理不同

1）交流電機(jī)供電電壓是交流電，可以通過交流開關(guān)元器件來控制電機(jī)通斷，例如晶閘管，用晶閘管時(shí)候耐壓一定要足夠，例如對于220AV的交流電機(jī)，可以用耐壓值400VAC，甚至600VAC。

2）而對于直流電機(jī)來說，它的供電電壓是直流輸入，可以用PWM技術(shù)控制，PWM是一種占空比可調(diào)節(jié)的信號，可以輸入不同的。如下圖是無刷直流電機(jī)輸出圖，上下臂有一個(gè)分別導(dǎo)通，電機(jī)輸出就有310V。直流可以進(jìn)行無級調(diào)速，速度級數(shù)可以調(diào)到很高，而且可以增加反饋信號，閉環(huán)調(diào)速，又可以進(jìn)行剎車功能，也就是說可以在一定時(shí)間段內(nèi)讓它很快停下來，輸出穩(wěn)定性比較好。

3、輸出功率不同

一般直流電機(jī)比交流電機(jī)功率要小，特別是無刷電機(jī)，克服有刷電機(jī)的很多缺點(diǎn)，但是自身也有缺點(diǎn)，比如共振等問題

我用最簡潔最易懂的方式來說一下直流電機(jī)和交流電機(jī)的工作原理和區(qū)別。

上圖就是直流電動(dòng)機(jī)最簡單的物理模型。

工作原理：

1. 直流電源電流順著電源正極流到了左邊的電刷上面，電刷和換向器相互摩擦，電流經(jīng)過左邊的換向器（也叫換向片，這個(gè)電機(jī)有左右兩個(gè)換向片）流進(jìn)線圈，從線圈的右邊流出來，經(jīng)過右邊的換向片和右邊的電刷流回到電源的負(fù)極，形成了閉合回路。

2. 由于線圈處在主磁極（圖中的N和S）的磁場中，線圈會(huì)受到電磁力的作用，線圈的兩個(gè)邊由于電流的方向不同（左邊的電流向里流，右邊的向外流），所以兩個(gè)線圈邊受到大小相同方向相反的電磁力，這兩個(gè)電磁力剛好形成了電磁轉(zhuǎn)矩，在電磁轉(zhuǎn)矩的拉動(dòng)下，線圈開始轉(zhuǎn)動(dòng)了。直流電機(jī)中線圈嵌放在轉(zhuǎn)子槽中，電動(dòng)機(jī)就開始轉(zhuǎn)動(dòng)了。

3. 左右換向片跟著轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，而電刷固定不動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)一圈以后，右邊的線圈到了左邊，左邊的線圈到了右邊，但是由于換向片的存在，現(xiàn)在處在左邊的線圈內(nèi)的電流方向和原來處在左邊的線圈變的電流的方向一樣流向里，所以受到的電磁力方向不變，右邊也一樣。所以從空間上看，在相同位置的線圈邊受的電磁力方向是一直不變的，這就保證了電機(jī)的循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。

4. 但是一個(gè)線圈，由于這個(gè)線圈轉(zhuǎn)到不同位置時(shí)磁場是不相同的，導(dǎo)致了線圈所受的電磁力也一直在變，所以線圈轉(zhuǎn)起來不穩(wěn)定，忽快忽慢。所以可以通過多安裝幾個(gè)線圈來保證線圈受力均勻和穩(wěn)定。

于是就有了這樣的，

甚至這樣的電機(jī)模型。

再說外面的兩個(gè)磁極，其實(shí)是有勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的電磁鐵，小電機(jī)中有永磁鐵，稍微大一點(diǎn)的都會(huì)用電磁鐵。

模型是模型，但真實(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)子是這個(gè)樣子的。

再說交流電機(jī)：

交流電機(jī)分同步和異步電機(jī)，同步主要用作發(fā)電機(jī)，異步主要是電動(dòng)機(jī)。我主要說一下異步電動(dòng)機(jī)吧，由于異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，維護(hù)方便，運(yùn)行可靠等特點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。

交流電機(jī)雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是工作原理其實(shí)比直流電機(jī)要復(fù)雜一點(diǎn)，如果要理解清楚也更加費(fèi)勁。

在交流電機(jī)的定子上通上三相對稱交流電，如上圖所示，定子不動(dòng)，僅僅通過電流的變化就能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的合成磁場，這個(gè)磁場像一個(gè)繞著定子旋轉(zhuǎn)的磁鐵。

有了這個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁鐵，一切就都好辦了，在定子內(nèi)部隨便放一個(gè)閉合的線圈，在這個(gè)閉合線圈里就會(huì)感應(yīng)出電動(dòng)勢和電流，就會(huì)產(chǎn)生電磁力，閉合線圈就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來。

也可以這么理解，定子上有一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁鐵，轉(zhuǎn)子閉合線圈由于感應(yīng)帶電，其實(shí)也變成了一個(gè)電磁鐵，外面的電磁鐵在轉(zhuǎn)，就會(huì)帶著里面的電磁鐵轉(zhuǎn)，于是交流電機(jī)的轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)起來了。

定子磁場的旋轉(zhuǎn)速度叫同步轉(zhuǎn)速，里面轉(zhuǎn)子其實(shí)是被定子磁場牽引著在轉(zhuǎn)動(dòng)，所以它的轉(zhuǎn)速會(huì)比定子磁場的轉(zhuǎn)速慢，所以叫異步轉(zhuǎn)速。所以有了異步電動(dòng)機(jī)的名稱。

交流電機(jī)的轉(zhuǎn)子就是這么簡單的幾個(gè)閉合線圈，或者說閉合導(dǎo)體，像一個(gè)鼠籠子一樣，所以又叫鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。

另外，由于轉(zhuǎn)子內(nèi)部的電動(dòng)勢和電流是由于定子磁場感應(yīng)出來的，所以又把異步電動(dòng)機(jī)叫做感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。所以三相交流異步電動(dòng)機(jī)的名字比較多：交流電機(jī)，異步電機(jī)，感應(yīng)電機(jī)，都是在說它，是從不同的角度給它起的名字而已。