Hvad er forskellen mellem anvendelsen af elektromagneter i generatorer og permanente magneter i strømstyringsmotorer?

Den elektriske magnet, der anvendes i generatorer, og den permanente magnet, der anvendes i DC-motorer, har følgende forskelle:

I. Med hensyn til arbejdssætning

Elektrisk magnet

I generatorer genererer elektriske magneter normalt et magnetfelt gennem spændte spoler. Når generatorens rotor roterer, vil ændringerne i magnetfeltet inducere en elektromotorisk kraft i statorspolen, hvilket resulterer i strømproduktion. For eksempel kan elektriske magneter i store AC-generatorer kontrollere styrken af magnetfeltet ved at justere opmagnetiseringsstrømmen, og derefter justere generatorens udgangsspænding.

Styrken af et elektrisk magnets magnetfelt kan justeres efter behov, hvilket giver generatorer mulighed for at tilpasse sig forskellige belastninger og arbejdsvilkår. For eksempel, når belastningen stiger, kan opmagnetiseringsstrømmen øges for at forstærke magnetfeltet og opretholde stabil udgangsspænding.

Permanent magnet

I DC-motorer leverer permanente magneter et konstant magnetfelt. Den spændte armaturspole påvirkes af Ampères kraft i dette magnetfelt og roterer, hvilket omdanner elektrisk energi til mekanisk energi. For eksempel bruger små DC-motorer normalt permanente magneter som kilde til magnetfeltet, med en enkel struktur og pålidelig drift.

Styrken af et permanent magnets magnetfelt er relativt fast inden for en bestemt temperaturgrænse og kan ikke justeres lige så bekvemt som et elektrisk magnet. Men det har fordel af, at det ikke kræver ekstern strømforsyning, hvilket reducerer motorens kompleksitet og energiforbrug.

II. Med hensyn til ydeevneegenskaber

Magnetfeltets styrke og stabilitet

Styrken af et elektrisk magnets magnetfelt kan ændres ved at justere opmagnetiseringsstrømmen, hvilket giver større fleksibilitet. I generatorer kan magnetfeltets styrke justeres i realtid efter belastningsændringer for at opretholde stabil udgangsspænding. Dog kan magnetfeltets stabilitet hos et elektrisk magnet blive påvirket af faktorer som strømfluktuationer og temperaturændringer.

Styrken af et permanent magnets magnetfelt er relativt fast og har høj stabilitet. I DC-motorer hjælper det konstante magnetfelt fra permanente magneter med at sikre motors stabile drift, især i nogle applikationer med høje krav til hastighed og drejningsmoment. Dog kan styrken af et permanent magnets magnetfelt gradvist svække over tid, især i højttempererede eller stærkt magnetiske miljøer.

Størrelse og vægt

For generatorer og DC-motorer med samme effekt er udstyr, der anvender elektriske magneter, normalt større i størrelse og tungere i vægt end udstyr, der anvender permanente magneter. Dette skyldes, at elektriske magneter kræver yderligere komponenter som spoler, jernkerner og opmagnetiseringsstrømforsyninger. For eksempel kræver de elektriske magneter i store generatorer normalt et stort opmagnetiseringsystem for at give tilstrækkelig magnetfeltstyrke.

Da permanente magneter ikke kræver en ekstern opmagnetiseringskilde, kan de normalt designes mere kompakt og let. Dette giver DC-motorer en fordel i nogle applikationer med begrænsninger på plads og vægt, såsom bærbare enheder og elbiler.

Omkostninger og vedligeholdelse

Produktionsomkostningerne for elektriske magneter er normalt højere, da de kræver komponenter som spoler, jernkerner og opmagnetiseringsstrømforsyninger. Desuden kan elektriske magneter forbruge en vis mængde energi for at opretholde magnetfeltet under drift, og pålideligheden af opmagnetiseringsystemet skal regelmæssigt vedligeholdes og tjekkes.

Omkostningerne til permanente magneter er relativt lave. Når de er produceret, kræver de i princippet ingen yderligere energiforbrug og vedligeholdelse. Dog kan omkostningerne til erstatning være højere, hvis permanent magnet bliver skadet eller mister sin magnetisme.

III. Med hensyn til anvendelsesscenarier

Elektriske magneter i generatorer

Store generatorer anvender normalt elektriske magneter, da de skal kunne justere magnetfeltets styrke for at tilpasse sig forskellige belastninger og netkrav. For eksempel bruger store synchrone generatorer i termiske og vandkraftværker alle elektriske magneter som opmagnetiseringskilde for at sikre stabil strømproduktion.

I nogle specielle generatorapplikationer, som vindturbiner og små vandturbiner, kan elektriske magneter også anvendes for at forbedre generatorernes ydeevne og kontrolkapacitet.

Permanente magneter i DC-motorer

Små DC-motorer anvender bredt permanente magneter, da de har en simpel struktur, lav kostpris og pålidelig drift. For eksempel bruger husholdningsapparater, elektriske værktøjer og legetøj normalt permanente magnet DC-motorer.

I nogle applikationer med høje ydeevnekrav, som elbiler og industrirobotter, anvendes også højpresterende permanente magnet DC-motorer for at opnå høj effektivitet og høj effektdensitet.