Bruk av permanente magneter i elektroteknikk og energi

I dag finner permanente magneter nyttige anvendelser på mange områder av menneskelivet. Noen ganger legger vi ikke merke til deres tilstedeværelse, men i nesten hver leilighet i forskjellige elektriske apparater og i mekaniske enheter, hvis du ser nøye, kan du finne permanent magnet… Elektrisk barbermaskin og høyttaler, videospiller og veggklokke, mobiltelefon og mikrobølgeovn, kjøleskapsdør, endelig – permanente magneter finnes overalt.

De brukes i medisinsk utstyr og måleutstyr, i ulike instrumenter og i bilindustrien, i likestrømsmotorer, i akustiske systemer, i elektriske husholdningsapparater og mange, mange andre steder: radioteknikk, instrumenter, automasjon, telemekanikk, etc. . — ingen av disse områdene er komplette uten bruk av permanente magneter.

Spesifikke løsninger som bruker permanente magneter kan listes opp i det uendelige, men emnet for denne artikkelen vil være en kort oversikt over flere anvendelser av permanente magneter innen elektroteknikk og energi.

Elektriske motorer og generatorer

Siden tiden til Oersted og Ampere har det vært allment kjent at strømførende ledninger og elektromagneter samhandler med magnetfeltet til en permanent magnet. Mange motorer og generatorer fungerer etter dette prinsippet. Du trenger ikke gå langt for eksempler. Viften i datamaskinens strømforsyning har en rotor og en stator.

Et skovlhjul er en rotor med permanente magneter anordnet i en sirkel, og statoren er kjernen i en elektromagnet. Ved å reversere statorens magnetisering skaper den elektroniske kretsen effekten av å rotere statorens magnetiske felt, etter at statorens magnetiske felt, prøver å bli tiltrukket av det, følger den magnetiske rotoren - viften roterer. Harddiskrotasjon gjøres på lignende måte og fungerer på lignende måte mange trinnmotorer.

Permanente magneter har også funnet sin plass i kraftgeneratorer. Synkrongeneratorer for innenlandske vindturbiner, for eksempel, er et av bruksområdene.

På omkretsen av generatorens stator er det generatorspoler, som under driften av vindturbinen krysses av det vekslende magnetiske feltet for å bevege (under påvirkning av vinden som blåser på bladene) rotorens permanente magneter. Sender inn loven om elektromagnetisk induksjon, ledningene til generatorviklingene krysset av DC-magnetene i forbrukerkretsen.

Slike generatorer brukes ikke bare i vindturbiner, men også i noen industrielle modeller, der permanente magneter er installert på rotoren i stedet for eksitasjonsspolen. Fordelen med løsninger med magneter er muligheten for å få en generator med lav nominell hastighet.

Magnetoelektriske enheter og mekanismer

V mekaniske induksjonsmålere den ledende skiven roterer i feltet til en permanent magnet. Forbruksstrømmen, som går gjennom platen, samhandler med magnetfeltet til den permanente magneten og platen roterer.

Jo høyere strømmen er, desto høyere er rotasjonshastigheten til skiven, siden dreiemomentet skapes av Lorentz-kraften som virker på de bevegelige ladede partiklene inne i skiven på siden av magnetfeltet til en permanent magnet. Faktisk er det en slik teller AC motor lav effekt med statormagnet.

For å måle svake strømmer bruk galvanometre — svært følsomme måleenheter. Her samhandler hesteskomagneten med en liten strømførende spole som er opphengt i gapet mellom polene til permanentmagneten.

Avbøyningen av spolen under måling skyldes dreiemomentet som genereres av den magnetiske induksjonen som oppstår når strømmen flyter gjennom spolen. På denne måten viser avbøyningen av spolen seg å være proporsjonal med verdien av den resulterende magnetiske induksjonen i gapet og følgelig med strømmen i spolelederen. For små avvik er skalaen til galvanometeret lineær.

Permanente magneter i elektriske husholdningsapparater

Det er sikkert en mikrobølgeovn på kjøkkenet ditt. Og det er så mange som to permanente magneter i den. Å generere elektromagnetiske bølger Mikrobølgeovn installert i mikrobølgeovnen magnetron… Inne i magnetronen beveger elektronene seg i et vakuum fra katoden til anoden, og i prosessen med bevegelsen må banen deres bøyes for at anode-resonatorene skal eksiteres kraftig nok.

For å bøye elektronbanen er permanente ringmagneter montert over og under vakuumkammeret til magnetronen. Det magnetiske feltet til permanente magneter bøyer elektronenes bane slik at det produseres en kraftig virvel av elektroner, som eksiterer resonatorene, som igjen genererer elektromagnetiske mikrobølgebølger for å varme opp maten.

For at harddiskhodet skal være nøyaktig plassert, må dets bevegelser i prosessen med å skrive og lese informasjon være svært nøyaktig kontrollert og kontrollert. Nok en gang kommer en permanent magnet til unnsetning. Inne i harddisken, i magnetfeltet til en stasjonær permanentmagnet, beveger seg en strømførende spole koblet til hodet.

Når en strøm påføres hovedspolen, avviser magnetfeltet til denne strømmen, avhengig av verdien, spolen fra permanentmagneten mer eller mindre, i en eller annen retning, og dermed begynner hodet å bevege seg og med høy presisjon. Denne bevegelsen styres av en mikrokontroller.

Magnetiske lagre i elektrisitet

For å forbedre energieffektiviteten bygger noen land mekanisk energilagring for bedrifter. Dette er elektromekaniske omformere som opererer etter prinsippet om treghetsenergilagring i form av kinetisk energi til et roterende svinghjul, det s.k. lagring av kinetisk energi.

For eksempel har ATZ i Tyskland utviklet en 20 MJ kinetisk energilagringsenhet med en effekt på 250 kW, og den spesifikke energitettheten er omtrent 100 Wh/kg. Med en svinghjulsvekt på 100 kg mens den roterer med en hastighet på 6000 rpm, trenger en sylindrisk struktur med en diameter på 1,5 meter høykvalitets lagre. Som et resultat er det nedre lageret laget, selvfølgelig, på grunnlag av permanente magneter.