Jaký je rozdíl mezi použitím elektromagnetů v generátorech a trvalých magnetů v stejnosměrných motorech?

Elektromagnet používaný v generátorech a trvalý magnet používaný v stejnosměrných motorech mají následující rozdíly:

I. Vzhledem k principu fungování

Elektromagnet

V generátorech elektromagnety obvykle generují magnetické pole prostřednictvím napájených cívek. Když se rotor generátoru otáčí, změna magnetického pole vyvolá elektromotorickou sílu ve statorovém vinutí, což vede k vytvoření proudu. Například u velkých střídavých generátorů lze pomocí elektromagnetu ovládat sílu magnetického pole upravením vzrušovacího proudu a pak upravit výstupní napětí generátoru.

Síla magnetického pole elektromagnetu může být podle potřeby upravena, což umožňuje generátorům přizpůsobit se různým zatížením a pracovním podmínkám. Například při zvýšení zatížení lze vzrušovací proud zvýšit, aby se posílilo magnetické pole a udrželo stabilitu výstupního napětí.

Trvalý magnet

V stejnosměrných motorech trvalé magnety poskytují konstantní magnetické pole. Napájené vinutí armatury je působením amperovy síly v tomto magnetickém poli nuceno otáčet se, čímž dochází ke konverzi elektrické energie na mechanickou. Například malé stejnosměrné motory obvykle používají trvalé magnety jako zdroj magnetického pole, s jednoduchou konstrukcí a spolehlivým chodem.

Síla magnetického pole trvalého magnetu je relativně pevně daná v určitém teplotním rozmezí a nemůže být tak snadno upravena jako u elektromagnetu. Avšak má výhodu, že nevyžaduje externí vzrušení, což snižuje složitost a energetickou spotřebu motoru.

II. Vzhledem k vlastnostem výkonu

Síla a stabilita magnetického pole

Síla magnetického pole elektromagnetu může být změněna upravením vzrušovacího proudu, což nabízí větší flexibilitu. V generátorech lze sílu magnetického pole upravovat v reálném čase podle změn zatížení, aby se udržovala stabilita výstupního napětí. Nicméně, stabilita magnetického pole elektromagnetu může být ovlivněna faktory jako jsou fluktuace napětí a změny teploty.

Síla magnetického pole trvalého magnetu je relativně pevně daná a má vysokou stabilitu. V stejnosměrných motorech pomáhá konstantní magnetické pole trvalého magnetu k stabilnímu chodu motoru, zejména v aplikacích s vysokými požadavky na rychlost a moment. Nicméně, síla magnetického pole trvalého magnetu může postupně slábnout v průběhu času, zejména v prostředí s vysokou teplotou nebo silným magnetickým polem.

Rozměry a hmotnost

Pro generátory a stejnosměrné motory stejného výkonu je zařízení s elektromagnety obvykle větší a těžší než zařízení s trvalými magnety. To je proto, že elektromagnety vyžadují dodatečné komponenty, jako jsou cívky, železné jádro a zdroje vzrušovacího proudu. Například elektromagnety v velkých generátorech obvykle vyžadují rozsáhlý vzrušovací systém, který poskytuje dostatečnou sílu magnetického pole.

Protože trvalé magnety nevyžadují externí zdroj vzrušení, mohou být obvykle navrženy kompaktněji a lehčeji. To dává stejnosměrným motorům výhodu v některých aplikacích s omezeními na prostor a hmotnost, jako jsou přenosné zařízení a elektrická vozidla.

Náklady a údržba

Výrobní náklady elektromagnetů jsou obvykle vyšší, protože vyžadují komponenty, jako jsou cívky, železné jádro a zdroje vzrušovacího proudu. Kromě toho elektromagnety mohou spotřebovávat určité množství energie k udržení magnetického pole během provozu, a spolehlivost vzrušovacího systému musí být pravidelně udržována a kontrolována.

Náklady na trvalé magnety jsou relativně nízké. Po výrobě prakticky nevyžadují dodatečnou energetickou spotřebu a údržbu. Nicméně, pokud je trvalý magnet poškozen nebo ztratí svou magnetickou sílu, náklady na jeho náhradu mohou být vyšší.

III. Vzhledem k aplikacím

Elektromagnety v generátorech

Velké generátory obvykle používají elektromagnety, protože potřebují být schopni upravovat sílu magnetického pole, aby se přizpůsobily různým zatížením a požadavkům sítě. Například velké synchronní generátory v tepelných a vodních elektrárnách používají elektromagnety jako zdroj vzrušení, aby zajistily stabilní výstup elektrické energie.

V některých speciálních aplikacích generátorů, jako jsou větrné turbíny a malé vodní turbíny, mohou být elektromagnety také použity k zlepšení výkonu a řídicích schopností generátorů.

Trvalé magnety v stejnosměrných motorech

Malé stejnosměrné motory široce používají trvalé magnety, protože mají jednoduchou konstrukci, nízké náklady a spolehlivý chod. Například domácí spotřebiče, elektrické nástroje a hračky obvykle používají stejnosměrné motory s trvalými magnety.

V některých aplikacích s vysokými požadavky na výkon, jako jsou elektrická vozidla a průmyslové roboty, se také používají vysokovýkonné stejnosměrné motory s trvalými magnety, aby bylo dosaženo vysoké efektivity a vysoké hustoty výkonu.