Побудни мотори (такође познати као „мотори са електричном побудом“) и мотори са трајним магнетима су два типа језгра у области електромотора класификованих на основу метода генерисања магнетног поља. Постоје значајне разлике између њих у погледу извора магнетног поља, конструкцијског дизајна, карактеристика перформанси и применљивих сценарија. У наставку је дата детаљна компаративна анализа из три димензије: основне карактеристике, кључне разлике и применљиви сценарији, како би се разјасниле суштинске разлике и логика примене између њих.
1. Основна карактеристика: Анализирајте суштинска својства два типа мотора одвојено
(1)Мотор побуде (електрични мотор побуде): „Спољно напајање генерише магнетно поље“
Магнетно поље побудног мотора се генерише активирањем побудног намотаја (намотаја), а не ослањањем на трајне магнете. Његове основне карактеристике се врте око "подесивог магнетног поља":
Извор магнетног поља
Додатни „систем побуде“ (укључујући побудни намотај, побудно напајање, регулатор) је потребан за генерисање електромагнетног поља као главног магнетног поља мотора пропуштањем једносмерне струје до побудног намотаја ротора/статора.
01
Сложеност структуре
Страна ротора обично укључује побудни намотај, који захтева пренос спољашњег напајања и обртне струје намотаја кроз клизне прстенове и угљеничне четке (или структуре побуде без четкица) (структуре без четкица могу смањити хабање, али је дизајн сложенији); За подешавање струје побуде потребан је регулатор побуде.
02
Флексибилност перформанси
Јачина магнетног поља може се прецизно подесити променом струје побуде, чиме се флексибилно контролише брзина, обртни момент и излазни напон мотора (као што је генератор може стабилно да избаци напон, а мотор може постићи регулацију брзине у широком опсегу); Побуда се може динамички подешавати према захтевима оптерећења како би се оптимизовала ефикасност у различитим радним условима (као што је смањење струје побуде и минимизирање губитака при малим оптерећењима).
03
Губитак и одржавање
Постоји „губитак побуде“ (губитак бакра узрокован активирањем побудног намотаја), а укупна ефикасност је нешто нижа од оне код мотора са трајним магнетима исте снаге; Ако се користи структура угљеничне четкице са клизним прстеном, угљенична четкица је склона хабању и захтева редовну замену и одржавање и може да генерише варнице (није погодно за сценарије отпорне на експлозију{0}}).
04
Карактеристике трошкова
Нема потребе за материјалима са трајним магнетима, избегавајући висок ризик од флуктуације цена трајних магнета ретких земаља, а предност у цени материјала код модела велике{0}}нане (као што је ниво мегавата) је очигледнија; Међутим, због система побуде и сложене структуре, укупна цена модела мале и средње снаге може бити већа него код мотора са трајним магнетом.
05
(2) Мотор са трајним магнетом: "Перманентни магнети имају своје магнетно поље"
Главно магнетно поље мотора са трајним магнетом обезбеђују трајни магнети као што су неодимијум гвожђе бор, самаријум кобалт и ферит, без потребе за екстерном струјом побуде. Његове основне карактеристике се врте око "структурног поједностављења и ефикасности":
① Извор магнетног поља:У зависности од инхерентног магнетизма трајних магнета (трајни магнети одржавају магнетно поље дуго времена након магнетизације без потребе за додатним напајањем), главна јачина магнетног поља је одређена својствима материјала трајних магнета.
②Једноставност структуре:Нема побудног намотаја, клизног прстена и угљеничне четке на страни ротора (главни ток је „синхрони мотор са трајним магнетом“, а ротор садржи само трајне магнете), што чини структуру компактнијом, мањом по величини и мањом тежином; Није потребан систем побуде, а систем управљања је релативно једноставан (треба контролисати само струју арматуре, без подешавања побуде).
③Стабилност перформанси:Нема губитка побуде, висока радна ефикасност (посебно за моделе мале и средње снаге, ефикасност је 5% -15% већа од оне код побудних мотора истих спецификација); Јачина магнетног поља је одређена инхерентним карактеристикама трајног магнета и не може се динамички подешавати (излаз треба индиректно подесити кроз контролу вектора струје арматуре, а опсег брзине је ограничен стратегијом управљања); Постоји ризик од демагнетизације перманентног магнета: висока температура, јаке вибрације и прекомерна струја арматуре могу изазвати распадање магнета или трајну демагнетизацију трајног магнета, што утиче на животни век мотора.
④Ношење и одржавање:Нема проблема са хабањем угљених четкица, дуг циклус одржавања (захтева само рутинску проверу, нема потребе за честом заменом осетљивих делова); Непобуђени губитак бакра, губитак гвожђа и механички губици су главни извори губитака, а предност ефикасности је значајнија под малим{0}}условима малог оптерећења.
⑤ Карактеристике трошкова:Ослањајући се на материјале трајних магнета ретких земаља (као што је неодимијум гвожђе бор), цена материјала представља високу пропорцију (око 30% -50%), а флуктуација цена ретких земаља директно ће утицати на цену мотора; Поједностављивање структуре смањује трошкове производње и монтаже, а укупни трошкови модела мале и средње снаге (као што је ниво кВ) могу бити нижи од трошкова побудних мотора.
2. Поређење кључних разлика: јасна диференцијација у табеларном формату
| Поређење димензија | Мотор побуде (електрична побуда) | Мотор са трајним магнетом (перманентни магнет синхрони/асинхрони) |
| Метода генерисања магнетног поља | Намотај побуде под напоном (захтева екстерно напајање побуде) | Инхерентни магнетизам трајних магнета (није потребно напајање након магнетизације) |
| Структура језгра | Укључујући побудни намотај, клизни прстен/угљену четкицу (или побуду без четкица), контролер побуде | Садржи трајни магнет (ротор), без побудног намотаја и клизног прстена/угљене четке |
| Могућност подешавања магнетног поља | Може се прецизно подесити кроз струју побуде (флексибилно) | Неподесиво (зависно од карактеристика трајног магнета, захтева индиректно подешавање преко векторске контроле) |
| Ниво ефикасности | Мања (са губицима побуде), боља ефикасност под радним условима велике{0}}е снаге | Висока (без губитка побуде), значајне предности у малој и средњој ефикасности снаге/малог оптерећења |
| Захтеви за одржавање | Висока (угљена четкица треба редовно да се мења, систем побуде треба одржавање) | Низак (без рањивих делова, захтева само рутинско одржавање) |
| Структура трошкова | Ниска цена материјала (без трајних магнета), висока цена структуре/контроле | Висока цена материјала (трајни магнет ретких земаља), ниска структура/контролни трошак |
| Прилагодљивост животне средине | Структура клизног прстена је склона варничењу (није погодно за{0}}отпорне на експлозију/прашину) | Без ризика од варница (примењиво на{0}}отпорна на експлозије и чиста окружења) |
| Ризик од демагнетизације | Не (магнетно поље које ствара струја, нестаје након нестанка струје) | Да (висока температура, јаке вибрације, прекомерна струја могу изазвати демагнетизацију трајних магнета) |
3. Применљив сценарио: Ускладите оптимални избор на основу потражње
(1) Мотор побуде: погодан за захтеве "велике снаге, јаке регулације, ниске цене флуктуације"
①Системи за производњу електричне енергије великих размера, као што су топлотни/хидроелектрични генератори (ниво МВ) и ветротурбине (асинхрони модели са двоструким напајањем), захтевају стабилан излазни напон и могу се прилагодити променама у оптерећењу мреже кроз регулацију побуде.
②Тешки индустријски погон: као што су дробилице за рударство, велике челичане и бродски погонски мотори (велика снага, велики обртни момент, захтевају регулацију брзине у широком опсегу, а висок удео трошкова ретких земаља је неекономичан)
③Сценарији ниског напона и велике струје: као што су ДЦ мотори у индустрији електролитичког алуминијума, који могу прецизно контролисати обртни момент кроз регулацију побуде и избегавати ризик од демагнетизације трајних магнета под високим струјама.
④Сценарији који су осетљиви на трошкове и немају ограничења за одржавање, као што су традиционални индустријски вентилатори и пумпе за воду (које не захтевају екстремну ефикасност и могу да прихвате редовно одржавање угљених четкица).
(2) Мотор са трајним магнетом: погодан за потребе "високе ефикасности, ниског одржавања и компактног простора"
①Погон возила са новом енергијом: као што су погонски мотори за чисто електрична возила и хибридна возила (захтевају велику густину снаге, високу ефикасност, ограничен простор/тежину и не захтевају одржавање).
②Индустријски серво системи: као што су зглобови робота, прецизна вретена алатних машина (захтевају високо{0}}прецизну регулацију брзине, ниске вибрације и висок одзив и мали губитак мотора са трајним магнетима су погоднији).
③Апарати за домаћинство/комерцијални уређаји: као што су компресори клима уређаја, мотори за веш машине, мотори за беспилотне летелице (мале до средње снаге, високе ефикасности, могу смањити потрошњу енергије, а корисници имају нулту толеранцију за одржавање).
④Специјалне примене у животној средини: као што је медицинска опрема (мотори за МРИ опрему), мотори за радионице{0}}отпорни на експлозију (без варница, мало одржавања, погодни за чиста/опасна окружења).
⑤ Ниска производња енергије из обновљивих извора енергије, као што су мали фотонапонски инвертери и преносиви генератори (висока ефикасност може побољшати искоришћење енергије, компактна структура је једноставна за инсталацију).
4.Резиме
(1) Избор покретачког мотора:Када је потражња за „великом снагом, јаком регулацијом магнетног поља и избегавањем ризика од трошкова ретких земаља“, а одређени ниво одржавања је прихватљив (као на пример у великим-индустријским пољима и областима производње електричне енергије), побудни мотор је практичнији избор.
(2) Избор мотора са трајним магнетом:Када је потражња „висока ефикасност, ниско одржавање, мала величина/мала тежина“, а толеранција на флуктуације трошкова је висока (као што је у областима нове енергије, прецизне производње и опреме за домаћинство), мотори са трајним магнетима имају више предности.
Правац технолошке итерације за оба је такође јасан: мотори побуде се развијају у правцу „без четкица“ (смањење одржавања) и „ефикасне контроле побуде“, док се мотори са трајним магнетима пробијају ка „материјалима трајних магнета ретких земаља“ (смањење трошкова) и „отпорности на високу температуру и демагнетизацију“ (побољшање поузданости).
