چه تفاوتی بین استفاده از الکترومغناطیس‌ها در ژنراتورها و مغناطیس‌های دائمی در موتورهای دی‌سی وجود دارد

الکترومغناطیس مورد استفاده در ژنراتورها و مغناطیس دائمی مورد استفاده در موتورهای مستقیم جریان دارای تفاوت‌های زیر هستند:

I. از نظر اصل کار

الکترومغناطیس

در ژنراتورها، الکترومغناطیس معمولاً با استفاده از سیم‌پیچ‌های برق‌رسان یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌کنند. هنگامی که روتور ژنراتور چرخیده می‌شود، تغییر در میدان مغناطیسی یک القای الکتروموتوری در پیچک استاتور ایجاد می‌کند، بنابراین جریان تولید می‌شود. به عنوان مثال، در ژنراتورهای متناوب بزرگ، الکترومغناطیس می‌توانند قدرت میدان مغناطیسی را با تنظیم جریان برانگیزشی کنترل کرده و سپس ولتاژ خروجی ژنراتور را تنظیم کنند.

قدرت میدان مغناطیسی یک الکترومغناطیس می‌تواند بر اساس نیاز تنظیم شود، که به ژنراتورها اجازه می‌دهد تا به بارهای مختلف و شرایط کاری تطبیق یابند. به عنوان مثال، هنگامی که بار افزایش یافته، جریان برانگیزشی می‌تواند افزایش یافته و میدان مغناطیسی تقویت شود تا پایداری ولتاژ خروجی حفظ شود.

مغناطیس دائمی

در موتورهای مستقیم جریان، مغناطیس‌های دائمی یک میدان مغناطیسی ثابت فراهم می‌کنند. پیچک آرماتور برق‌رسان تحت تأثیر نیروی آمپر در این میدان مغناطیسی چرخیده و بنابراین انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی تبدیل می‌شود. به عنوان مثال، موتورهای مستقیم جریان کوچک معمولاً از مغناطیس‌های دائمی به عنوان منبع میدان مغناطیسی استفاده می‌کنند، با ساختار ساده و عملکرد قابل اعتماد.

قدرت میدان مغناطیسی یک مغناطیس دائمی در یک محدوده دما معین نسبتاً ثابت است و نمی‌توان آن را به آسانی مثل یک الکترومغناطیس تنظیم کرد. با این حال، مزیت آن عدم نیاز به تحریک بیرونی است، که پیچیدگی و مصرف انرژی موتور را کاهش می‌دهد.

II. از نظر ویژگی‌های عملکردی

قدرت میدان مغناطیسی و پایداری

قدرت میدان مغناطیسی یک الکترومغناطیس می‌تواند با تنظیم جریان برانگیزشی تغییر کند، با انعطاف‌پذیری بیشتر. در ژنراتورها، قدرت میدان مغناطیسی می‌تواند در زمان واقعی طبق تغییرات بار تنظیم شود تا پایداری ولتاژ خروجی حفظ شود. با این حال، پایداری میدان مغناطیسی یک الکترومغناطیس ممکن است توسط عواملی مانند نوسانات برق و تغییرات دما تحت تأثیر قرار گیرد.

قدرت میدان مغناطیسی یک مغناطیس دائمی نسبتاً ثابت است و پایداری بالایی دارد. در موتورهای مستقیم جریان، میدان مغناطیسی ثابتی که توسط مغناطیس‌های دائمی فراهم می‌شود به عملکرد پایدار موتور کمک می‌کند، به ویژه در برخی از کاربردهایی با نیازهای بالا به سرعت و گشتاور. با این حال، قدرت میدان مغناطیسی یک مغناطیس دائمی ممکن است به تدریج در طول زمان ضعیف شود، به ویژه در محیط‌های با دمای بالا یا میدان‌های مغناطیسی قوی.

اندازه و وزن

برای ژنراتورها و موتورهای مستقیم جریان با توان یکسان، تجهیزاتی که از الکترومغناطیس استفاده می‌کنند معمولاً اندازه بزرگ‌تر و وزن سنگین‌تری نسبت به تجهیزاتی که از مغناطیس‌های دائمی استفاده می‌کنند دارند. این به این دلیل است که الکترومغناطیس نیاز به اجزای اضافی مانند سیم‌پیچ‌ها، هسته‌های آهنی و منابع تحریک دارند. به عنوان مثال، الکترومغناطیس در ژنراتورهای بزرگ معمولاً نیاز به یک سیستم تحریک بزرگ برای فراهم کردن قدرت کافی میدان مغناطیسی دارند.

از آنجا که مغناطیس‌های دائمی نیاز به منبع تحریک بیرونی ندارند، می‌توان آن‌ها را به طور معمول به صورت فشرده‌تر و سبک‌تر طراحی کرد. این به موتورهای مستقیم جریان مزیتی در برخی از کاربردهایی با محدودیت‌های فضا و وزن مانند دستگاه‌های قابل حمل و خودروهای برقی می‌دهد.

هزینه و نگهداری

هزینه تولید الکترومغناطیس معمولاً بالاتر است زیرا نیاز به اجزایی مانند سیم‌پیچ‌ها، هسته‌های آهنی و منابع تحریک دارد. علاوه بر این، الکترومغناطیس ممکن است در طول عملکرد مقداری انرژی برای حفظ میدان مغناطیسی مصرف کنند و قابلیت اطمینان سیستم تحریک نیاز به نگهداری و چک کردن منظم دارد.

هزینه مغناطیس‌های دائمی نسبتاً کمتر است. یکبار تولید شده، عموماً نیازی به مصرف انرژی اضافی یا نگهداری ندارند. با این حال، اگر مغناطیس دائمی آسیب ببیند یا مغناطیسیت خود را از دست بدهد، هزینه تعویض ممکن است بالاتر باشد.

III. از نظر سناریوهای کاربردی

الکترومغناطیس در ژنراتورها

ژنراتورهای بزرگ معمولاً از الکترومغناطیس استفاده می‌کنند زیرا نیاز دارند تا بتوانند قدرت میدان مغناطیسی را برای تطبیق با بارهای مختلف و نیازهای شبکه تنظیم کنند. به عنوان مثال، ژنراتورهای همزمان بزرگ در نیروگاه‌های حرارتی و آبی همگی از الکترومغناطیس به عنوان منبع تحریز استفاده می‌کنند تا تضمین کنند که خروجی برق پایدار باشد.

در برخی از کاربردهای ویژه ژنراتورها، مانند توربین‌های بادی و توربین‌های آبی کوچک، ممکن است از الکترومغناطیس برای بهبود عملکرد و توانایی کنترل ژنراتورها استفاده شود.

مغناطیس دائمی در موتورهای مستقیم جریان

موتورهای مستقیم جریان کوچک به طور گسترده از مغناطیس‌های دائمی استفاده می‌کنند زیرا ساختار ساده، هزینه کم و عملکرد قابل اعتماد دارند. به عنوان مثال، لوازم خانگی، ابزارهای برقی و اسباب‌بازی‌ها معمولاً از موتورهای مستقیم جریان مغناطیس دائمی استفاده می‌کنند.

در برخی از کاربردهایی با نیازهای عملکردی بالا، مانند خودروهای برقی و ربات‌های صنعتی، از موتورهای مستقیم جریان مغناطیس دائمی با عملکرد بالا برای دستیابی به کارایی و چگالی توان بالا استفاده می‌شود.