Utilizarea magneților permanenți în inginerie electrică și energie

Astăzi, magneții permanenți găsesc aplicații utile în multe domenii ale vieții umane. Uneori nu le observăm prezența, însă, în aproape fiecare apartament în diverse aparate electrice și în aparate mecanice, dacă te uiți cu atenție, poți găsi magnet permanent… aparat de ras electric și difuzor, player video și ceas de perete, telefon mobil și cuptor cu microunde, ușă frigider, în sfârșit — magneții permanenți pot fi găsiți peste tot.

Sunt utilizate în echipamente medicale și echipamente de măsurare, în diverse instrumente și în industria auto, în motoarele de curent continuu, în sisteme acustice, în aparatele electrocasnice și în multe, multe alte locuri: radioingineria, instrumentar, automatizări, telemecanica etc. . — niciuna dintre aceste zone nu este completă fără utilizarea magneților permanenți.

Soluțiile specifice care utilizează magneți permanenți pot fi enumerate la nesfârșit, dar subiectul acestui articol va fi o scurtă prezentare a mai multor aplicații ale magneților permanenți în inginerie electrică și energie.

Motoare și generatoare electrice

Încă din vremea lui Oersted și Ampere, este cunoscut faptul că firele și electromagneții care transportă curent interacționează cu câmpul magnetic al unui magnet permanent. Multe motoare și generatoare funcționează pe acest principiu. Nu trebuie să mergi departe pentru exemple. Ventilatorul din sursa de alimentare a computerului are un rotor și un stator.

Un rotor cu palete este un rotor cu magneți permanenți dispuși în cerc, iar statorul este miezul unui electromagnet. Inversând magnetizarea statorului, circuitul electronic creează efectul de rotire a câmpului magnetic al statorului, după ce câmpul magnetic al statorului, încercând să fie atras de acesta, urmează rotorul magnetic - ventilatorul se rotește. Rotirea hard diskului se face într-un mod similar și funcționează într-un mod similar multe motoare pas cu pas.

Magneții permanenți și-au găsit locul și în generatoarele de energie. Generatoarele sincrone pentru turbinele eoliene domestice, de exemplu, sunt una dintre domeniile aplicate.

Pe circumferința statorului generatorului se află bobine generatoare, care în timpul funcționării turbinei eoliene sunt străbătute de câmpul magnetic alternant de deplasare (sub acțiunea vântului care sufla pe palete) magneților permanenți ai rotorului. Trimiterea legea inducției electromagnetice, firele înfășurărilor generatorului traversate de magneții DC din circuitul consumatorului.

Astfel de generatoare sunt utilizate nu numai în turbinele eoliene, ci și în unele modele industriale, unde magneții permanenți sunt instalați pe rotor în locul bobinei de excitare. Avantajul solutiilor cu magneti este posibilitatea de a obtine un generator cu viteza nominala mica.

Dispozitive și mecanisme magnetoelectrice

V contoare de electricitate cu inducție mecanică discul conductor se rotește în câmpul unui magnet permanent. Curentul de consum, care trece prin disc, interacționează cu câmpul magnetic al magnetului permanent și discul se rotește.

Cu cât curentul este mai mare, cu atât viteza de rotație a discului este mai mare, deoarece cuplul este creat de forța Lorentz care acționează asupra particulelor încărcate în mișcare din interiorul discului pe partea câmpului magnetic al unui magnet permanent. De fapt, este un astfel de contor motor AC putere redusă cu magnet stator.

Pentru a măsura curenții slabi utilizați galvanometre — aparate de măsurare foarte sensibile. Aici, magnetul potcoavă interacționează cu o bobină mică, purtătoare de curent, care este suspendată în golul dintre polii magnetului permanent.

Deviația bobinei în timpul măsurării se datorează cuplului generat de inducția magnetică care apare atunci când curentul trece prin bobină. În acest fel, deviația bobinei se dovedește a fi proporțională cu valoarea inducției magnetice rezultate în spațiu și, în consecință, cu curentul din conductorul bobinei. Pentru abateri mici, scara galvanometrului este liniară.

Magneți permanenți în aparatele electrocasnice

Cu siguranță există un cuptor cu microunde în bucătărie. Și sunt până la doi magneți permanenți în el. A genera undele electromagnetice Gamă de cuptor cu microunde instalată în cuptorul cu microunde magnetron… În interiorul magnetronului, electronii se deplasează în vid de la catod la anod, iar în procesul mișcării lor, traiectoria lor trebuie să fie îndoită pentru ca rezonatorii anodici să fie excitați suficient de puternic.

Pentru a îndoi traiectoria electronului, magneții permanenți sunt montați deasupra și dedesubtul camerei cu vid a magnetronului. Câmpul magnetic al magneților permanenți îndoaie traiectoriile electronilor astfel încât se produce un vârtej puternic de electroni, care excită rezonatorii, care la rândul lor generează unde electromagnetice de microunde pentru a încălzi alimentele.

Pentru ca capul de hard disk să fie poziționat cu precizie, mișcările acestuia în procesul de scriere și citire a informațiilor trebuie controlate și controlate foarte precis. Încă o dată, un magnet permanent vine în ajutor. În interiorul hard disk-ului, în câmpul magnetic al unui magnet permanent staționar, se mișcă o bobină purtătoare de curent conectată la cap.

Când se aplică un curent bobinei principale, câmpul magnetic al acestui curent, în funcție de valoarea sa, respinge mai mult sau mai puțin bobina de la magnetul permanent, într-o direcție sau alta, astfel capul începe să se miște și cu mare precizie. Această mișcare este controlată de un microcontroler.

Rulmenti magnetici in electricitate

Pentru a îmbunătăți eficiența energetică, unele țări construiesc depozite mecanice de energie pentru întreprinderi. Acestea sunt convertoare electromecanice care funcționează pe principiul stocării inerțiale a energiei sub forma energiei cinetice a unui volant rotativ, așa-numita stocarea energiei cinetice.

De exemplu, în Germania ATZ a dezvoltat o unitate de stocare a energiei cinetice de 20 MJ cu o putere de 250 kW, iar densitatea specifică de energie este de aproximativ 100 Wh/kg. Cu o greutate a volantului de 100 kg în timp ce se rotește la o viteză de 6000 rpm, o structură cilindrică cu un diametru de 1,5 metri are nevoie de rulmenți de înaltă calitate. Drept urmare, rulmentul inferior este realizat, desigur, pe baza magneților permanenți.