直流電機(jī)和交流電機(jī)的差別是怎樣的

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直流電機(jī)和交流電機(jī)的差別

四驅(qū)車比賽中需要根據(jù)賽道選擇不同性能的馬達(dá)

不同種類的家用電器使用場合不一致，對電機(jī)的要求也不盡相同。而電機(jī)和電機(jī)之間可不僅僅是尺寸大小和性能有差別，在結(jié)構(gòu)、特性甚至工作原理上差別，所以“專機(jī)專用”的情況更多。

雖說電機(jī)的理論基礎(chǔ)都是電流的磁效應(yīng)和電磁感應(yīng)現(xiàn)象，但從電機(jī)發(fā)展的歷史來看，針對不同的電源類型電機(jī)的形態(tài)是有不少區(qū)別的。

在法拉第和奧斯特之前的年代，人類唯一能使用的電源是伏特發(fā)明的銀鋅電池，最早實(shí)用化的也是直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)。直流電機(jī)最獨(dú)特的結(jié)構(gòu)是換向器和電刷，隨著線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換電流的方向，讓轉(zhuǎn)子持續(xù)不斷受力轉(zhuǎn)動(dòng)。

直流電機(jī)原理

由于直流發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的率先應(yīng)用，甚至一度讓人們以為直流電才是適合未來大規(guī)模使用的電源。后來的事情大家也都知道了，交流電系統(tǒng)因?yàn)閭鬏敁p耗小、易變壓等原因成為了今天的主流。

在實(shí)用化的交流發(fā)電機(jī)出現(xiàn)以后，交流電機(jī)也就應(yīng)運(yùn)而生。定子繞組通過交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子繞組在變化磁場中產(chǎn)生感應(yīng)電流，隨著旋轉(zhuǎn)的磁場轉(zhuǎn)動(dòng)。

交流電機(jī)不需要換向器和電刷轉(zhuǎn)換電流方向，與直流電機(jī)相比它的結(jié)構(gòu)更簡單，功率更大，在工業(yè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。

感應(yīng)式交流電機(jī)原理

當(dāng)然電機(jī)發(fā)展到今天，分類的方法有很多，可以按勵(lì)磁方式來劃分，也可以按轉(zhuǎn)速、功率來劃分，但按工作電源種類劃分成直流電機(jī)和交流電機(jī)。

生活中，我們會(huì)使用220V的交流電，也會(huì)使用電池或電源適配器逆變后的直流電，所以直流電機(jī)和交流電機(jī)往往是同時(shí)存在的。

對不同適用場合的電器來說，需要考慮包括轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、功率、體積大小、調(diào)速性能、壽命等等特性來選擇合適的電機(jī)類型。

比如空調(diào)和電冰箱，兩者電機(jī)的功能都是驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)制冷，由于都要求長時(shí)間運(yùn)行，多以對電機(jī)的效率有較高的需求，但也會(huì)有一些差異。

冰箱在室內(nèi)，空調(diào)主機(jī)在室外，對運(yùn)行噪音的要求就會(huì)有差別；冰箱制冷的空間以升計(jì)算，而空調(diào)則以立方米（由于層高相對固定，實(shí)際多用平方米來計(jì)算）計(jì)算，所以后者的功率要求更高。市面上冰箱和空調(diào)大多數(shù)都采用交流電機(jī)。

對于電動(dòng)牙刷、剃須刀這類生活小家電來說，首要考慮的肯定是便攜性。它們往往通過電池供電，采用體積小巧的直流電機(jī)來驅(qū)動(dòng)，和冰箱空調(diào)所使用的電機(jī)有巨大的差別。

還有一些家用電器既可以選用直流電機(jī)也可以選用交流電機(jī)，因垃圾分類而逐漸走進(jìn)大眾視野的食物垃圾處理器就是一個(gè)典型的例子。

食物垃圾處理器是一種安裝在廚房水槽下方的現(xiàn)代化電器，可以將瓜皮果皮、菜梗爛葉、蝦殼碎骨等等濕垃圾研磨粉碎成細(xì)小的顆粒直接排入下水道，免去清理垃圾裝袋等繁瑣步驟。

食物垃圾處理器工作原理來源：YouTube InSinkErator頻道

對我們來說，食物垃圾處理器可能是個(gè)新鮮玩意，但實(shí)際上它已經(jīng)有超過80年的歷史了。1927年建筑師約翰·漢默斯先生為妻子發(fā)明了世界上第一臺(tái)食物垃圾處理器，隨后他完善了設(shè)計(jì)將其商品化，并成立了愛適易（InSinkErator）品牌。

食物垃圾處理器發(fā)明人約翰·漢默斯先生（左）和他的兒子們

對食物垃圾處理器而言，電機(jī)是最核心的部件，直接影響使用體驗(yàn)。直流電機(jī)和交流電機(jī)的性能參數(shù)的差別是相對的，不同直流電機(jī)之間的性能差別也可以很大。但直流電機(jī)和交流電機(jī)的一些特性的差別是絕對存在的。

直流電機(jī)調(diào)速范圍大，體積可以很小，在家用領(lǐng)域通常用于小家電，如剃須刀、電動(dòng)牙刷等，這是交流電機(jī)很難實(shí)現(xiàn)的。

而交流電機(jī)的結(jié)構(gòu)沒有換向器和電刷的摩擦損耗，產(chǎn)生的噪音也就更小，不需要像直流電機(jī)一樣定期維護(hù)，這是直流電機(jī)所欠缺的。交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，可靠性高，壽命也更長，所以像洗衣機(jī)、空調(diào)、冰箱、風(fēng)扇等耐用型電器多采用交流電機(jī)。

愛適易E100 red搭載Dura-Drive感應(yīng)式交流電機(jī)，配合革新研磨機(jī)制研磨更快更細(xì)膩

對于食物垃圾處理器這種固定安裝長期使用的電器來說，噪音小壽命長的電機(jī)能提供更好的使用體驗(yàn)，也許這就是愛適易80多年一直堅(jiān)持使用交流電機(jī)的原因之一。

另一個(gè)原因，愛適易在1968年成為了艾默生（Emerson）旗下的品牌，而艾默生是全球領(lǐng)先的電機(jī)制造商。愛適易使用的Dura-Drive感應(yīng)式交流電機(jī)，轉(zhuǎn)矩大壽命長，更靜音更安全，自然就是源自艾默生的先進(jìn)技術(shù)。

同樣都是電機(jī)，不同的使用場景有不同的需求，對某一種電器而言直流電機(jī)可能是更好的選擇，對另一種電器來說交流電機(jī)可能才是更好的選擇。

作為消費(fèi)者，了解這些關(guān)鍵部件的原理和參數(shù)是困難的，但它很有用。至少我們可以大致判斷廠商是否真的切實(shí)考慮到產(chǎn)品的使用體驗(yàn)，有的廠商可以為產(chǎn)品單獨(dú)研發(fā)設(shè)計(jì)關(guān)鍵部件，有的廠商則只是整合主流方案。

有時(shí)候我們過于在乎對比所謂的“性價(jià)比”，看價(jià)格看參數(shù)選擇“超值”的產(chǎn)品。但如果不懂得背后的技術(shù)原理，就很容易忽略了像是直流電機(jī)和交流電機(jī)這樣深層的差別。讀懂參數(shù)的同時(shí)也不要忽略了參數(shù)背后的技術(shù)。

參考資料：

[1]商慶元,錢良釵,胡康銀. 電機(jī)應(yīng)用第三講電機(jī)在家用電器中的應(yīng)用(1)[J]. 微電機(jī)(伺服技術(shù)),2002(01):52-53+59.

[2]商慶元,錢良釵,胡康銀. 電機(jī)應(yīng)用第三講電機(jī)在家用電器中的應(yīng)用(2)[J]. 微電機(jī)(伺服技術(shù)),2002(02):47-49.

[3]陳寶. 家用電器用小電機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 電器制造商,2001(01):58-59.

[4]燕來榮. 在現(xiàn)代家用電器中電機(jī)的應(yīng)用和商機(jī)[J]. 電機(jī)電器技術(shù),2005(06):64-67.

[5]A history of InSinkErator. http://insinkerator.emerson.com

文章來自：SME情報(bào)員

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