В чём разница между двигателем постоянного тока с постоянными магнитами и двигателем постоянного тока с обмоткой возбуждения?

Среди двигателей постоянного тока (DC) выделяются два основных типа: двигатели постоянного тока с постоянными магнитами и двигатели постоянного тока с обмоткой возбуждения. Как поставщик двигателей постоянного тока, я лично стал свидетелем разнообразных применений и уникальных характеристик этих двух типов двигателей, которые играют решающую роль в различных отраслях промышленности. Понимание различий между ними необходимо для принятия правильного выбора в различных сценариях.

Конструкция и основные принципы

Начнем с конструкции этих двух типов двигателей постоянного тока. Двигатель постоянного тока с постоянными магнитами, как следует из названия, использует постоянные магниты для создания магнитного поля в статоре. Эти магниты обычно изготавливаются из таких материалов, как неодим, самарий-кобальт или феррит, которые могут поддерживать сильное и стабильное магнитное поле без необходимости внешнего источника питания. Ротор двигателя постоянного тока с постоянными магнитами обычно представляет собой намотанный якорь. Когда электрический ток проходит через обмотки якоря, вокруг ротора создается магнитное поле. Взаимодействие между магнитным полем постоянных магнитов статора и магнитным полем ротора заставляет ротор вращаться.

С другой стороны, двигатель постоянного тока с возбуждением имеет статор с обмотками возбуждения вместо постоянных магнитов. Эти обмотки возбуждения изготовлены из медного провода и подключены к источнику питания. При пропускании электрического тока через обмотки возбуждения в статоре создается магнитное поле. Подобно двигателю постоянного тока с постоянными магнитами, когда ток подается на обмотки ротора (якорь), взаимодействие между магнитным полем статора и магнитным полем ротора заставляет ротор вращаться.

Характеристики производительности

Скорость и крутящий момент

Одно из существенных различий между этими двумя типами двигателей заключается в их скоростно-моментных характеристиках. Двигатель постоянного тока с постоянными магнитами обычно имеет относительно плоскую и линейную кривую скорость-крутящий момент. Это означает, что скорость двигателя существенно не меняется при изменении нагрузки. Крутящий момент прямо пропорционален току якоря. В результате эти двигатели хорошо подходят для применений, где требуется постоянная скорость, например, в некоторых прецизионных машинах или небольших бытовых приборах.

Напротив, двигатели постоянного тока с возбуждением имеют большую гибкость в регулировании скорости и крутящего момента. Они могут иметь различные типы кривых скорости и крутящего момента в зависимости от способа подключения обмоток возбуждения. Например, в двигателе постоянного тока с шунтовой обмоткой (распространенный тип двигателя постоянного тока с обмоткой возбуждения) обмотка возбуждения подключается параллельно якорю. Такая конфигурация обеспечивает относительно стабильную скорость при изменении нагрузки, но также допускает некоторую регулировку скорости путем изменения тока возбуждения. Двигатели постоянного тока с последовательной обмоткой, в которых обмотка возбуждения соединена последовательно с якорем, имеют высокий пусковой момент и скорость, которая значительно снижается по мере увеличения нагрузки. Это делает их идеальными для таких применений, как электропоезда и подъемники, где необходима высокая пусковая мощность.

Эффективность

Эффективность – еще один важный фактор, который следует учитывать. Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами часто более эффективны, чем двигатели постоянного тока с возбуждением, особенно в приложениях малого и среднего размера. Поскольку им не требуется энергия для создания магнитного поля статора, потери мощности в виде тепла, выделяемого в обмотках возбуждения, меньше. Это делает их более энергоэффективными и подходящими для устройств с батарейным питанием, таких как электромобили и портативные инструменты.

Однако двигатели постоянного тока с возбуждением поля могут быть более эффективными в крупномасштабных промышленных применениях, где возможность управления током возбуждения позволяет лучше оптимизировать производительность двигателя в различных условиях эксплуатации. Например, в некоторых промышленных процессах, где нагрузка значительно варьируется, двигатель постоянного тока с возбуждением можно настроить для более эффективной работы путем изменения тока возбуждения.

Стоимость и обслуживание

Расходы

Стоимость этих двух типов двигателей постоянного тока также различается. Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами, как правило, дороже в производстве, особенно когда используются высокопроизводительные постоянные магниты, такие как неодим. Стоимость этих магнитов может быть относительно высокой, что отражается на цене двигателя. Однако для небольших приложений, где стоимость не является единственным определяющим фактором и требуются высокая эффективность и компактные размеры, более высокая стоимость может быть приемлемой.

С другой стороны, двигатели постоянного тока с обмоткой возбуждения зачастую более рентабельны при крупномасштабном производстве. Материалы, используемые для обмоток возбуждения, относительно недороги, а производственный процесс хорошо отлажен. Это делает их популярным выбором для больших промышленных двигателей.

Обслуживание

Требования к техническому обслуживанию также различны. Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами имеют меньше движущихся частей и не требуют обслуживания обмоток возбуждения. Как правило, это приводит к снижению затрат на техническое обслуживание и увеличению срока службы. Однако постоянные магниты могут со временем потерять свой магнетизм из-за таких факторов, как высокие температуры или сильные внешние магнитные поля, что может потребовать замены магнитов.

Двигатели постоянного тока с обмоткой возбуждения требуют регулярного обслуживания обмоток возбуждения. Обмотки могут быть повреждены в результате перегрева или короткого замыкания, поэтому их необходимо периодически проверять и ремонтировать. Кроме того, щетки в щеточном двигателе постоянного тока с возбуждением (как и в щеточных двигателях постоянного тока с постоянными магнитами) необходимо регулярно заменять, так как они изнашиваются в процессе работы.

Приложения

Каждый тип двигателя имеет свою нишу с точки зрения применения. Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами широко используются в бытовой электронике, такой как жесткие диски, DVD-плееры и электрические зубные щетки. Их компактный размер, высокая эффективность и стабильная скорость делают их идеальными для таких применений. Они также широко используются в небольших электромобилях, таких как скутеры и электрические велосипеды, а также в некоторых приложениях робототехники. Вы можете проверить нашБесщеточный двигатель постоянного тока 36 Вдля некоторых высокопроизводительных двигателей постоянного тока с постоянными магнитами.

Двигатели постоянного тока с возбуждением и возбуждением более распространены в промышленности. Их способность выдерживать большую мощность и обеспечивать высокий пусковой момент делает их подходящими для тяжелой техники, такой как краны, конвейеры и прокатные станы. Они также используются в некоторых системах производства электроэнергии и в системах электрической тяги, например, в поездах метро. Для меньших потребностей в двигателях постоянного тока с возбуждениемМатовый электродвигатель постоянного тока 24 Впредлагает надежное решение.

Мощность и размер

Что касается номинальной мощности, двигатели постоянного тока с возбуждением обычно могут выдерживать гораздо более высокие уровни мощности по сравнению с двигателями постоянного тока с постоянными магнитами. Это связано с тем, что магнитное поле в двигателе постоянного тока с возбуждением можно увеличить за счет увеличения тока через обмотки возбуждения, что позволяет увеличить крутящий момент. В крупных промышленных предприятиях, где требуются двигатели высокой мощности, предпочтительным выбором часто являются двигатели постоянного тока с возбуждением.
С точки зрения размера двигатели постоянного тока с постоянными магнитами, как правило, более компактны. Поскольку им не нужны большие обмотки возбуждения, их можно сделать меньшими и легкими, что делает их подходящими для применений, где пространство ограничено. Например, в небольших дронах или портативных медицинских устройствах небольшой размер двигателей постоянного тока с постоянными магнитами является существенным преимуществом. Если вы ищете мощный, но относительно небольшой двигатель, нашбесщеточный двигатель постоянного тока 450 Втможет соответствовать вашим требованиям.

Заключение

В заключение, выбор между двигателем постоянного тока с постоянными магнитами и двигателем постоянного тока с возбуждением зависит от различных факторов, включая требования конкретного применения, соображения стоимости, потребности в эффективности и возможности технического обслуживания. Как поставщик двигателей постоянного тока, мы понимаем важность этих факторов и стремимся предоставить нашим клиентам правильные решения в области двигателей. Если вам нужен компактный и эффективный двигатель постоянного тока с постоянными магнитами или мощный двигатель постоянного тока с возбуждением возбуждения, мы можем предложить широкий ассортимент продукции, отвечающей вашим потребностям. Если вы заинтересованы в наших двигателях постоянного тока или хотите обсудить ваши конкретные требования, пожалуйста, свяжитесь с нами для получения более подробной информации и обсуждения закупок.

Ссылки

• Фицджеральд А.Е., Кингсли К. и Уманс С.Д. (2003). Электромашины (6-е изд.). МакГроу - Хилл.
• Чепмен, С.Дж. (2012). Основы электромашин (5-е изд.). МакГроу - Хилл.