Wat is het verschil tussen het gebruik van elektromagneten in generatoren en permanente magneten in gelijkstroommotoren?

De elektromagneet die in generatoren wordt gebruikt en de permanente magneet die in gelijkstroommotoren wordt gebruikt, hebben de volgende verschillen:

I. Wat betreft het werkingprincipe

Elektromagneet

In generatoren genereert de elektromagneet meestal een magnetisch veld door middel van geënergiseerde spoelen. Wanneer de rotor van de generator roteert, zal de verandering in het magnetisch veld een elektromotorische kracht in de statorwinding opwekken, waardoor stroom wordt gegenereerd. Bijvoorbeeld, in grote wisselstroomgeneratoren kan de sterkte van het magnetisch veld worden aangepast door de opwekkingsstroom te regelen, en vervolgens de uitvoerspanning van de generator aan te passen.

De sterkte van het magnetisch veld van een elektromagneet kan indien nodig worden aangepast, wat generatoren in staat stelt om zich aan te passen aan verschillende belastingen en werkomstandigheden. Bijvoorbeeld, wanneer de belasting toeneemt, kan de opwekkingsstroom worden verhoogd om het magnetisch veld te versterken en de stabiliteit van de uitvoerspanning te behouden.

Permanente magneet

In gelijkstroommotoren bieden permanente magneten een constant magnetisch veld. De geënergiseerde armatuurwinding wordt beïnvloed door de Ampère-kracht in dit magnetisch veld en roteert, waardoor elektrische energie wordt omgezet in mechanische energie. Bijvoorbeeld, kleine gelijkstroommotoren gebruiken meestal permanente magneten als bron van het magnetisch veld, met een eenvoudige constructie en betrouwbare werking.

De sterkte van het magnetisch veld van een permanente magneet is relatief vast binnen een bepaald temperatuurbereik en kan niet zo gemakkelijk worden aangepast als een elektromagneet. Het heeft echter het voordeel dat er geen externe energiebron nodig is voor opwekking, wat de complexiteit en energieverbruik van de motor vermindert.

II. Wat betreft prestatiekenmerken

Magnetische veldsterkte en stabiliteit

De sterkte van het magnetisch veld van een elektromagneet kan worden aangepast door de opwekkingsstroom te wijzigen, met grotere flexibiliteit. In generatoren kan de sterkte van het magnetisch veld in real time worden aangepast op basis van belastingsveranderingen om de stabiliteit van de uitvoerspanning te behouden. Echter, de stabiliteit van het magnetisch veld van een elektromagneet kan worden beïnvloed door factoren zoals stroomfluctuaties en temperatuurveranderingen.

De sterkte van het magnetisch veld van een permanente magneet is relatief vast en heeft een hoge stabiliteit. In gelijkstroommotoren helpt het constante magnetisch veld dat door permanente magneten wordt geboden bij de stabiele werking van de motor, vooral in sommige toepassingen met hoge eisen aan snelheid en koppel. Echter, de sterkte van het magnetisch veld van een permanente magneet kan met de tijd geleidelijk afnemen, vooral in hoge temperaturen of sterke magnetische velden.

Grootte en gewicht

Voor generatoren en gelijkstroommotoren met dezelfde vermogen, is uitrusting die gebruikmaakt van elektromagneten meestal groter in grootte en zwaarder dan uitrusting die gebruikmaakt van permanente magneten. Dit komt omdat elektromagneten extra componenten zoals spoelen, ijzerkernen en opwekkingsenergiebronnen vereisen. Bijvoorbeeld, de elektromagneten in grote generatoren vereisen meestal een grote opwekkingsinstallatie om voldoende magnetische veldsterkte te leveren.

Aangezien permanente magneten geen externe opwekkingsbron nodig hebben, kunnen ze meestal compacter en lichter worden ontworpen. Dit geeft gelijkstroommotoren een voordeel in sommige toepassingen met beperkingen op ruimte en gewicht, zoals draagbare apparaten en elektrische voertuigen.

Kosten en onderhoud

De productiekosten van elektromagneten zijn meestal hoger, omdat ze componenten zoals spoelen, ijzerkernen en opwekkingsenergiebronnen vereisen. Bovendien kunnen elektromagneten tijdens het gebruik een bepaalde hoeveelheid energie verbruiken om het magnetisch veld te handhaven, en de betrouwbaarheid van het opwekkingsysteem moet regelmatig worden onderhouden en gecontroleerd.

De kosten van permanente magneten zijn relatief laag. Eenmaal gemaakt, zijn er vrijwel geen extra energieverbruik en onderhoud nodig. Echter, als de permanente magneet beschadigd raakt of zijn magnetisme verliest, kan de vervangingskosten hoger zijn.

III. Wat betreft toepassingsgebieden

Elektromagneten in generatoren

Grote generatoren gebruiken meestal elektromagneten, omdat ze in staat moeten zijn de sterkte van het magnetisch veld aan te passen om te voldoen aan verschillende belastingen en netwerkeisen. Bijvoorbeeld, grote synchrone generatoren in thermische en waterkrachtcentrales maken allemaal gebruik van elektromagneten als opwekkingsbron om stabiele stroomuitvoer te garanderen.

In sommige speciale generatortoepassingen, zoals windturbines en kleine waterkrachtcentrales, kunnen ook elektromagneten worden gebruikt om de prestaties en controlecapaciteit van generatoren te verbeteren.

Permanente magneten in gelijkstroommotoren

Kleine gelijkstroommotoren maken breed gebruik van permanente magneten, omdat ze een eenvoudige constructie, lage kosten en betrouwbare werking hebben. Bijvoorbeeld, huishoudelijke apparaten, elektrische gereedschappen en speelgoed gebruiken meestal permanente magneetgelijkstroommotoren.

In sommige toepassingen met hoge prestatie-eisen, zoals elektrische voertuigen en industriële robots, worden ook hoogwaardige permanente magneetgelijkstroommotoren gebruikt om hoge efficiëntie en hoge vermogendichtheid te bereiken.