Brugen af ​​permanente magneter i elektroteknik og energi

I dag finder permanente magneter nyttige anvendelser på mange områder af menneskelivet. Nogle gange bemærker vi ikke deres tilstedeværelse, men i næsten hver lejlighed i forskellige elektriske apparater og i mekaniske enheder, hvis du ser grundigt efter, kan du finde permanent magnet… Elektrisk barbermaskine og højttaler, videoafspiller og vægur, mobiltelefon og mikrobølgeovn, køleskabsdør, endelig – permanente magneter kan findes overalt.

De bruges i medicinsk udstyr og måleudstyr, i forskellige instrumenter og i bilindustrien, i DC-motorer, i akustiske systemer, i elektriske husholdningsapparater og mange, mange andre steder: radioteknik, instrumenter, automation, telemekanik mv. . — ingen af ​​disse områder er komplette uden brug af permanente magneter.

Specifikke løsninger ved hjælp af permanente magneter kan listes uendeligt, men emnet for denne artikel vil være en kort oversigt over flere anvendelser af permanente magneter inden for elektroteknik og energi.

Elektriske motorer og generatorer

Siden Ørsted og Amperes tid har det været almindeligt kendt, at strømførende ledninger og elektromagneter interagerer med magnetfeltet i en permanent magnet. Mange motorer og generatorer arbejder efter dette princip. Du behøver ikke gå langt for at få eksempler. Blæseren i din computers strømforsyning har en rotor og en stator.

Et skovlhjul er en rotor med permanente magneter arrangeret i en cirkel, og statoren er kernen i en elektromagnet. Ved at vende statorens magnetisering skaber det elektroniske kredsløb effekten af ​​at rotere statorens magnetfelt, efter at statorens magnetfelt, der forsøger at blive tiltrukket af det, følger den magnetiske rotor - ventilatoren roterer. Harddiskrotation udføres på lignende måde og fungerer på lignende måde mange stepmotorer.

Permanente magneter har også fundet deres plads i strømgeneratorer. Synkrongeneratorer til f.eks. husholdningsvindmøller er et af de anvendte områder.

På omkredsen af ​​generatorens stator er der generatorspoler, som under driften af ​​vindmøllen krydses af det vekslende magnetiske felt af bevægelige (under påvirkning af vinden, der blæser på bladene) rotorens permanente magneter. Indsender loven om elektromagnetisk induktion, ledningerne til generatorviklingerne krydset af DC-magneterne i forbrugerkredsløbet.

Sådanne generatorer bruges ikke kun i vindmøller, men også i nogle industrielle modeller, hvor permanente magneter er installeret på rotoren i stedet for excitationsspolen. Fordelen ved løsninger med magneter er muligheden for at få en generator med lav nominel hastighed.

Magnetoelektriske enheder og mekanismer

V mekaniske induktions elmålere den ledende skive roterer i feltet af en permanent magnet. Forbrugsstrømmen, der passerer gennem skiven, interagerer med permanentmagnetens magnetfelt, og skiven roterer.

Jo højere strømmen er, jo højere rotationshastighed af skiven, da drejningsmomentet skabes af Lorentz-kraften, der virker på de bevægelige ladede partikler inde i skiven på siden af ​​magnetfeltet af en permanent magnet. Faktisk er det sådan en tæller AC motor lav effekt med statormagnet.

Brug for at måle svage strømme galvanometre — meget følsomme måleapparater. Her interagerer hesteskomagneten med en lille strømførende spole, der er ophængt i mellemrummet mellem permanentmagnetens poler.

Afbøjningen af ​​spolen under måling skyldes det drejningsmoment, der genereres af den magnetiske induktion, der opstår, når der løber strøm gennem spolen. På denne måde viser afbøjningen af ​​spolen sig at være proportional med værdien af ​​den resulterende magnetiske induktion i mellemrummet og følgelig med strømmen i spolens leder. Ved små afvigelser er galvanometerets skala lineær.

Permanente magneter i elektriske husholdningsapparater

Der er helt sikkert en mikrobølgeovn i dit køkken. Og der er så mange som to permanente magneter i den. At generere elektromagnetiske bølger Mikrobølgeovn installeret i mikrobølgeovnen magnetron… Inde i magnetronen bevæger elektronerne sig i et vakuum fra katoden til anoden, og i processen med deres bevægelse skal deres bane bøjes, for at anode-resonatorerne kan exciteres kraftigt nok.

For at bøje elektronbanen er permanente ringmagneter monteret over og under magnetronens vakuumkammer. Det magnetiske felt af permanente magneter bøjer elektronernes baner, så der produceres en kraftig hvirvel af elektroner, som exciterer resonatorerne, som igen genererer elektromagnetiske mikrobølgebølger for at opvarme maden.

For at harddiskhovedet kan placeres præcist, skal dets bevægelser i processen med at skrive og læse information styres og kontrolleres meget præcist. Endnu en gang kommer en permanent magnet til undsætning. Inde i harddisken, i magnetfeltet af en stationær permanent magnet, bevæger en strømførende spole forbundet til hovedet.

Når en strøm påføres hovedspolen, afviser magnetfeltet af denne strøm, afhængigt af dens værdi, spolen fra den permanente magnet mere eller mindre i den ene eller anden retning, således begynder hovedet at bevæge sig og med høj præcision. Denne bevægelse styres af en mikrocontroller.

Magnetiske lejer i elektricitet

For at forbedre energieffektiviteten bygger nogle lande mekanisk energilagring til virksomheder. Det er elektromekaniske omformere, der opererer efter princippet om inertienergilagring i form af kinetisk energi af et roterende svinghjul, det såkaldte lagring af kinetisk energi.

For eksempel har ATZ i Tyskland udviklet en 20 MJ kinetisk energilagringsenhed med en effekt på 250 kW, og den specifikke energitæthed er cirka 100 Wh/kg. Med en svinghjulsvægt på 100 kg, mens den roterer med en hastighed på 6000 rpm, har en cylindrisk struktur med en diameter på 1,5 meter brug for lejer af høj kvalitet. Som et resultat er det nederste leje naturligvis lavet på basis af permanente magneter.