Primjena permanentnih magneta u elektrotehnici i energetici

Danas trajni magneti nalaze korisnu primjenu u mnogim područjima ljudskog života. Ponekad ne primjećujemo njihovu prisutnost, međutim, u gotovo svakom stanu u raznim električnim uređajima i mehaničkim uređajima, ako pažljivo pogledate, možete pronaći trajni magnet… Električni aparat za brijanje i zvučnik, video player i zidni sat, mobitel i mikrovalna pećnica, vrata hladnjaka, konačno — trajni magneti mogu se naći posvuda.

Koriste se u medicinskoj opremi i mjernoj opremi, u raznim instrumentima iu automobilskoj industriji, u istosmjernim motorima, u akustičnim sustavima, u kućanskim električnim uređajima i na mnogim, mnogim drugim mjestima: radiotehnika, instrumenti, automatika, telemehanika itd. . — nijedno od ovih područja nije potpuno bez upotrebe trajnih magneta.

Specifična rješenja koja koriste permanentne magnete mogu se nabrajati u nedogled, ali tema ovog članka bit će kratki pregled nekoliko primjena permanentnih magneta u elektrotehnici i energetici.

Elektromotori i generatori

Još od vremena Oersteda i Amperea, opće je poznato da žice i elektromagneti s strujom djeluju u interakciji s magnetskim poljem trajnog magneta. Mnogi motori i generatori rade na ovom principu. Za primjere ne morate ići daleko. Ventilator u napajanju vašeg računala ima rotor i stator.

Lopatni rotor je rotor s trajnim magnetima raspoređenim u krug, a stator je jezgra elektromagneta. Preokrećući magnetizaciju statora, elektronički sklop stvara učinak rotacije magnetskog polja statora, nakon što magnetsko polje statora, pokušavajući ga privući, prati magnetski rotor - vrti se ventilator. Rotacija tvrdog diska radi se na sličan način i radi na sličan način mnogo koračnih motora.

Permanentni magneti također su našli svoje mjesto u generatorima struje. Sinkroni generatori za domaće vjetroturbine, na primjer, jedno su od područja primjene.

Na obodu statora generatora nalaze se zavojnice generatora, koje tijekom rada vjetroturbine presijeca izmjenično magnetsko polje pokretnih (pod djelovanjem vjetra koji puše na lopatice) stalnih magneta rotora. Podnošenje zakon elektromagnetske indukcije, žice namota generatora koje križaju istosmjerni magneti u krugu potrošača.

Takvi generatori se koriste ne samo u vjetroturbinama, već iu nekim industrijskim modelima, gdje su trajni magneti ugrađeni na rotor umjesto uzbudne zavojnice. Prednost rješenja s magnetima je mogućnost dobivanja generatora s malom nazivnom brzinom.

Magnetoelektrični uređaji i mehanizmi

V mehanička indukcijska brojila električne energije vodljivi disk rotira u polju stalnog magneta. Struja potrošnje, koja prolazi kroz disk, djeluje s magnetskim poljem trajnog magneta i disk se okreće.

Što je struja veća, to je veća brzina vrtnje diska, budući da zakretni moment stvara Lorentzova sila koja djeluje na pokretne nabijene čestice unutar diska na strani magnetskog polja trajnog magneta. Zapravo, to je takav brojač AC motor male snage s magnetom statora.

Za mjerenje slabih struja koristite galvanometri — vrlo osjetljivi mjerni uređaji. Ovdje potkovasti magnet stupa u interakciju s malom zavojnicom kojom teče struja koja je obješena u procjepu između polova trajnog magneta.

Otklon zavojnice tijekom mjerenja nastaje zbog zakretnog momenta koji stvara magnetska indukcija koja se javlja kada struja teče kroz zavojnicu. Na taj način, otklon zavojnice ispada proporcionalan vrijednosti rezultirajuće magnetske indukcije u rasporu i, sukladno tome, struji u vodiču zavojnice. Za mala odstupanja skala galvanometra je linearna.

Trajni magneti u kućanskim električnim aparatima

U vašoj kuhinji sigurno postoji mikrovalna pećnica. A u njemu su čak dva trajna magneta. Generirati Elektromagnetski valovi Raspon mikrovalova ugrađen u mikrovalnu pećnicu magnetron… Unutar magnetrona elektroni se kreću u vakuumu od katode prema anodi, au procesu njihovog kretanja njihova putanja mora biti zakrivljena kako bi se anodni rezonatori dovoljno snažno pobudili.

Za savijanje putanje elektrona, prstenasti trajni magneti montirani su iznad i ispod vakuumske komore magnetrona. Magnetsko polje trajnih magneta savija putanje elektrona tako da nastaje snažan vrtlog elektrona, koji pobuđuje rezonatore, koji zauzvrat generiraju mikrovalne elektromagnetske valove za zagrijavanje hrane.

Kako bi glava tvrdog diska bila precizno pozicionirana, njezini pokreti u procesu pisanja i čitanja informacija moraju biti vrlo precizno kontrolirani i kontrolirani. Još jednom, permanentni magnet dolazi u pomoć. Unutar tvrdog diska, u magnetskom polju stacionarnog trajnog magneta, kreće se zavojnica kojom teče struja spojena na glavu.

Kada se struja primijeni na glavnu zavojnicu, magnetsko polje te struje, ovisno o svojoj vrijednosti, više ili manje odbija zavojnicu od trajnog magneta, u jednom ili drugom smjeru, tako da se glava počinje pomicati i to s velikom preciznošću. Ovim kretanjem upravlja mikrokontroler.

Magnetski ležajevi u elektricitetu

Kako bi poboljšale energetsku učinkovitost, neke zemlje grade mehanička skladišta energije za poduzeća. To su elektromehanički pretvarači koji rade na principu inercijske pohrane energije u obliku kinetičke energije rotirajućeg zamašnjaka, tzv. skladištenje kinetičke energije.

Na primjer, u Njemačkoj je ATZ razvio jedinicu za pohranu kinetičke energije od 20 MJ snage 250 kW, a specifična gustoća energije je približno 100 Wh/kg. S težinom zamašnjaka od 100 kg dok se vrti brzinom od 6000 okretaja u minuti, cilindrična struktura promjera 1,5 metara treba visokokvalitetne ležajeve. Kao rezultat toga, donji ležaj je napravljen, naravno, na bazi trajnih magneta.