Wat is het effect van het toepassen van wisselstroom op een gelijkstroommachine?

Het toepassen van wisselstroom op een gelijkstroommotor kan verschillende nadelige effecten hebben, omdat gelijkstroommotoren zijn ontworpen en werken met gelijkstroom. De volgende effecten kunnen optreden bij het toepassen van wisselstroom op een gelijkstroommotor:

Kan niet correct starten en lopen

• Geen natuurlijke nulpassage: Wisselstroom heeft geen natuurlijke nulpassage om de motor te helpen starten, terwijl gelijkstroommotoren afhankelijk zijn van constante gelijkstroom om een magnetisch veld op te bouwen en te starten.

• Inversieverschijnsel: De sinusvormige golf van wisselstroom verandert twee keer per cyclus van richting, waardoor de rotor van de motor probeert om te keren, waardoor de motor niet stabiel kan werken.

Mechanische en elektrische schade

• Slijtage van borstels en commutator: Door de frequente omkeringen veroorzaakt door wisselstroom kunnen hevige vonken en slijtage tussen de borstel en de commutator leiden tot snelle schade aan de borstel en de commutator.

• Instabiliteit van het magnetisch veld: Wisselstroom kan instabiliteit in het interne magnetische veld van de motor veroorzaken, wat de prestaties van de motor beïnvloedt en kan leiden tot oververhitting van de motor.

Oververhitting en efficiëntieverlies

• Ongelijke stroomdichtheid: De stroom van wisselstroom in een gelijkstroommotor kan leiden tot een ongelijke stroomdichtheidsverdeling, waardoor sommige gebieden oververhit raken en de levensduur en efficiëntie van de motor worden beïnvloed.

• Wervelstroomsverliezen: Wisselstroom creëert wervelstromen in het ijzeren kern van de motor, wat extra energieverlies veroorzaakt en de warmte van de motor verhoogt.

Geluid en trilling

• Mechanische trilling: Door veranderingen in het magnetische veld veroorzaakt door wisselstroom, kan de motor mechanische trillingen ervaren, wat geluid produceert.

• Fluctuaties in koppel: De periodieke verandering van wisselstroom zal leiden tot onstabiele uitvoerkoppel van de motor, wat trillingen en onregelmatig functioneren veroorzaakt.

Controledifficulties

• Snelheidsregeling is moeilijk: Gelijkstroommotoren regelen meestal de snelheid door de gelijkspanning of -stroom te wijzigen, en de introductie van wisselstroom maakt de snelheidsregeling ingewikkelder.

• Beschermingsproblemen: Traditionele beschermingsmaatregelen voor gelijkstroommotoren kunnen niet geschikt zijn voor wisselstroomsituaties, waardoor extra beschermingsapparatuur nodig is.

Storingen en veiligheidsrisico's

• Boogontladingen en vonken: Boogontladingen en vonken veroorzaakt door wisselstroom kunnen brand of elektrische schokken veroorzaken.

• Schade aan apparatuur: Het langdurig toepassen van wisselstroom kan leiden tot permanente schade aan de interne componenten van de motor.

Experiment en test

Hoewel het theoretisch niet wordt aanbevolen om wisselstroom toe te passen op een gelijkstroommachine, worden dergelijke experimenten soms onder laboratoriumomstandigheden uitgevoerd om het gedrag van de motor te bestuderen. In dergelijke gevallen worden meestal strikte beschermingsmaatregelen genomen en worden de experimenten uitgevoerd onder professioneel toezicht.

Toepassingsexample

Bij sommige speciale toepassingen, zoals bepaalde servomotoren of stapmotoren, kunnen hybride aandrijfschema's worden gebruikt, maar deze motoren hebben meestal een speciale constructie om wisselstroom of gemengde signalen te verwerken. Echter, gewone gelijkstroommotoren zijn niet geschikt voor deze situatie.

Samenvatting

Het toepassen van wisselstroom op een gelijkstroommachine leidt tot problemen bij het starten en lopen, mechanische en elektrische schade, oververhitting en verminderde efficiëntie, geluid en trilling, controleerdifficulties, en storingen en veiligheidsrisico's. Om deze problemen te voorkomen, moet een geschikte wisselstroommotor of een geschikt conversieapparaat (zoals een inverter of rectifier) worden gebruikt om ervoor te zorgen dat de motor correct kan werken.