AC 모터와 DC 모터의 차이점은 무엇입니까?

AC(교류) 모터와 DC(직류) 모터는 모두 전기 에너지를 기계적 운동으로 변환하도록 설계되었지만, 전원, 구조, 작동 및 응용 분야에서 근본적으로 다릅니다. 이러한 차이점을 이해하는 것은 특정 작업에 적합한 모터를 선택하는 데 중요합니다. 자세한 내용은 다음과 같습니다.

1. 전원

가장 기본적인 차이점은 에너지 입력에 있습니다.

교류 모터 교류 전류로 작동하는데, 전류의 방향이 주기적으로 반전됩니다(예: 대부분의 전력망에서 초당 50~60사이클).
직류 모터 직류로 작동합니다. 직류는 일정한 방향으로 흐릅니다(예: 배터리, 정류기 또는 태양광 패널).

2. 건설

내부 디자인은 전원 공급원을 반영합니다.

교류 모터 (특히 가장 일반적인 유형인 유도 전동기)는 권선이 교류 전원에 연결된 고정 고정자를 갖습니다. 회전자는 종종 전도성 막대로 이루어진 "농형" 형태로, 전기적 연결이 없으며 고정자의 회전 자기장에서 발생하는 전자기 유도에 의존합니다. 일부 교류 전동기(동기 전동기)는 외부 전원으로 구동되는 영구 자석 또는 전자석이 장착된 회전자를 사용합니다.
직류 모터 영구 자석 또는 전자석(계자 권선)이 있는 고정자와 회전하는 전기자(코일)가 정류자(회전하면서 전기자에 흐르는 전류를 역전시키는 분할 링)에 연결되어 있습니다. 브러시(도전성 접점)는 정류자를 DC 전원에 연결합니다. 이러한 설계는 회전자의 자기장이 항상 고정자의 자기장과 반대되도록 하여 연속적인 토크를 생성합니다.

3. 작동 원리

교류 모터 고정자 권선에 위상이 바뀐 교류 전류가 흐르면서 고정자에서 회전하는 자기장이 생성됩니다. 이 자기장은 회전자에 전류를 유도하여 고정자 자기장과 상호 작용하여 회전자를 회전시키거나(유도 전동기) 회전 자기장에 고정되는(동기 전동기) 자기장을 생성합니다.
직류 모터 고정자의 고정 자기장과 전기자의 전류에 의해 유도되는 자기장 사이의 인력/척력을 이용합니다. 정류자는 전기자 전류를 정확한 간격으로 역전시켜 회전자가 한 방향으로 회전하도록 합니다.

4. 속도 제어

교류 모터 과거에는 AC 주파수나 전압을 변경하여 속도를 조절하는 복잡한 시스템(예: 가변 주파수 드라이브, VFD)이 필요했습니다. 최신 VFD는 이러한 시스템을 효율적이고 정밀하게 만들어 펌프나 컨베이어와 같은 용도에 이상적입니다.
직류 모터 속도 제어를 간소화합니다. 입력 전압을 조절하면(저항, 초퍼 또는 컨트롤러를 통해) 속도를 직접 변경할 수 있습니다. 이러한 단순성 덕분에 전기 기차나 로봇 공학과 같은 초기 응용 분야에서 널리 사용되었습니다.

5. 효율성 및 유지 관리

교류 모터 (유도형)은 특히 정속 주행 시 효율이 매우 높으며, 마모되는 브러시나 정류자가 없습니다. 따라서 유지 보수 필요성이 줄어들어 공장, 광산 등 혹독한 환경에서도 내구성이 뛰어납니다.
직류 모터 효율적일 수 있지만 브러시와 정류자 마모가 심해 정기적인 유지 관리(예: 브러시 교체, 정류자 청소)가 필요합니다. 이로 인해 먼지가 많거나 진동이 심한 환경에서는 수명이 단축됩니다.

6. 응용 프로그램

교류 모터 산업 및 대규모 용도에 주로 사용됩니다. 제조 기계, HVAC 시스템, 펌프, 팬, 전력망, 재생 에너지 설비(예: 풍력 터빈 발전기) 등이 여기에 해당합니다. 교류 전력망과의 호환성과 낮은 유지 보수 비용으로 인해 연속적인 고출력 작업에 이상적입니다.
직류 모터 정밀한 속도 제어나 휴대성이 필요한 애플리케이션에서 탁월합니다. 배터리로 작동하는 장치(장난감, 도구), 전기 자동차(역사적인 디자인과 현대적인 디자인이 있지만 현재는 많은 제품이 인버터가 있는 AC 모터를 사용함), 로봇공학, 소형 가전제품(예: 어댑터에서 DC를 공급받는 것이 일반적인 블렌더) 등이 있습니다.

요약

AC 모터는 계통 연계형, 고출력, 저유지보수 환경에서 탁월한 성능을 발휘하는 반면, DC 모터는 휴대용, 가변속 또는 배터리 구동 애플리케이션에서 빛을 발합니다. 전력 전자 장치(예: DC를 AC로 변환하는 인버터)의 부상으로 그 경계가 모호해졌습니다. 예를 들어 최신 전기 자동차는 DC 배터리를 사용하는 AC 모터를 사용하지만, 설계 및 작동 방식의 핵심적인 차이점은 여전히 명확합니다.

왜 AC 모터가 중요한가요?

AC 모터를 시동하려면 커패시터가 필요한 이유는 무엇입니까?