什么是PSC电机

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2020年9月14日

PSC电机是Permanent Split Capacitor Motor的缩写,译为"电容感应电机"或"永久分相式电容电机",是一种AC电机。

AC电机按照其使用的电源分类,可以分为使用三相交流电*1的三相感应电机和使用单相交流电*2的单相感应电机。
单相感应电机包括几种类型,其中之一是使用电容*3产生磁场,并产生近似的两相电流而启动电机旋转的类型*4。根据利用电容启动这一情况,也可以将其称为"电容电机"或"电容启动式电机"等。另外,有的类型不仅用于启动,还在运转过程中使用电容保持旋转,称为"电容运转电机"或"永久电容式电机"。

  • *1
    三相交流电:从发电站传输过来并在工厂等中使用的交流电。
  • *2
    单相交流电:供给普通家庭使用的交流电。
  • *3
    电容:用于储电和放电的电子元件。也称为电容器。另外,单相感应电机还包括不使用电容的罩极线圈式电机。
  • *4
    单相感应电机中除了使用电容启动的"电容启动式"以外,还包括"分相启动式"和"罩极线圈启动式"。

电容电机的机制

为了使用配送给家庭等的单相交流电让电机转动起来,需要具备用以启动旋转的机制。为此,电容电机采取了如图所示的结构,在电容电机中装入主绕组和次级绕组,主绕组直接连接电源,次级绕组经电容连接电源。

电机接通电源后,电流先流过主绕组,然后由于需要流过电容,因此会稍稍延迟后再流过次级绕组。这样在主绕组与次级绕组之间电流就产生了相位(波形的时移),并按照主绕组→次级绕组→主绕组→次级绕组→主绕组……的顺序产生磁场,电机由此获得旋转力。

电容电机发明和普及背景

公认的单相感应电机(电容电机)原理之一是弗朗索瓦·阿拉戈在1824年发现的"阿拉戈圆盘"。这是沿着非磁性材料制成(铜板或铝板等不与磁铁反应的金属)的圆盘旋转磁铁时,圆盘会跟随磁铁旋转的现象。

19世纪末,以提出交流电系统而闻名的尼古拉·特斯拉发明了具有实用性的感应电机,正是由于这个技术的产生,AC(交流)电机进入了工业领域。之后,出现了更易于操作、简单便宜而便于小型化的单相感应电机,由此被广泛用于普通家庭和中小型工厂等中的家用电器类和各种设备的动力源。

然而,到了今天,比单相感应电机更高效、更易操作的EC电机已经得到普及,所以EC电机被用于多个领域。另外,EC电机是Electronically Commutated Motor的缩写,通常称为无刷DC(BLDC)电机。

电容电机与EC电机的比较

虽然电容电机是一种实用且易于使用的电机,但是EC电机在此之上具有能效更高、更容易控制转速等的优点,因此现在被广泛应用于各个领域。
两者的优点/缺点比较如下。

电容电机 EC电机
结构 结构简单

需要控制模块所以结构复杂

速度/力矩 难以控制

易于控制并且可以灵活调节速度/力矩,操作性能优越

可靠性

长时间使用会影响电容的寿命,因此维护较为费时

没有电刷,因此无需维护即可长时间使用
效率

电容发热会损失部分能量,因此效率较低

不仅高效,而且可以使用控制器进行控制以降低高峰时段的功耗
响应速度

难以调节速度,响应速度慢

对转速控制的响应速度快
噪音/振动
成本

电容电机与EC电机的用途

电容电机由于可以使用身边常见的单相交流电流,因此广泛用于家庭、小规模的工业和农业等领域,但最近EC电机的使用在日益增加。

EC电机用于下列用途。

  • 空调设备
  • 住宅设备
  • 热水器、燃烧器单元
  • 环境设备
  • 浴室周边产品
  • 自动售货机
  • 冷冻、冷藏展示柜
  • 金融终端(ATM)、找零机、货币兑换机、售票机
  • 无尘室
  • 光学产品
  • 打印机
  • 复印机
  • 保健设备
  • 商业设备