Използването на постоянни магнити в електротехниката и енергетиката

Днес постоянните магнити намират полезни приложения в много области на човешкия живот. Понякога не забелязваме тяхното присъствие, обаче, в почти всеки апартамент в различни електрически уреди и в механични устройства, ако се вгледате внимателно, можете да намерите постоянен магнит… Електрическа самобръсначка и високоговорител, видео плейър и стенен часовник, мобилен телефон и микровълнова фурна, врата на хладилник, накрая — постоянни магнити могат да бъдат намерени навсякъде.

Те се използват в медицинската техника и в измервателното оборудване, в различни инструменти и в автомобилната индустрия, в DC двигатели, в акустични системи, в домакински електрически уреди и на много, много други места: радиотехника, инструменти, автоматика, телемеханика и др. . — никоя от тези области не е пълна без използването на постоянни магнити.

Конкретни решения, използващи постоянни магнити, могат да бъдат изброени безкрайно, но темата на тази статия ще бъде кратък преглед на няколко приложения на постоянни магнити в електротехниката и енергетиката.

Електродвигатели и генератори

От времето на Ерстед и Ампер е широко известно, че проводниците и електромагнитите, носещи ток, взаимодействат с магнитното поле на постоянен магнит. На този принцип работят много двигатели и генератори. Не е нужно да ходите далеч за примери. Вентилаторът в захранването на вашия компютър има ротор и статор.

Работно колело с лопатки е ротор с постоянни магнити, разположени в кръг, а статорът е сърцевина на електромагнит. Обръщайки намагнитването на статора, електронната верига създава ефекта от въртенето на магнитното поле на статора, след като магнитното поле на статора, опитвайки се да бъде привлечено към него, следва магнитния ротор — вентилаторът се върти. Ротацията на твърдия диск се осъществява по подобен начин и по подобен начин работи много стъпкови двигатели.

Постоянните магнити също са намерили своето място в генераторите на енергия. Синхронните генератори за домашни вятърни турбини, например, са една от приложените области.

Върху обиколката на статора на генератора се намират генераторни бобини, които по време на работа на вятърната турбина се пресичат от променливото магнитно поле на движещи се (под действието на вятъра, духащ върху лопатките) постоянни магнити ротора. Подчинявайки се законът на електромагнитната индукция, проводниците на намотките на генератора, пресичани от магнитите постоянен ток в потребителската верига.

Такива генератори се използват не само във вятърни турбини, но и в някои индустриални модели, където постоянни магнити са инсталирани на ротора вместо намотката за възбуждане. Предимството на решенията с магнити е възможността да се получи генератор с ниска номинална скорост.

Магнитоелектрически устройства и механизми

V механични индукционни електромери проводящият диск се върти в полето на постоянен магнит. Консумационният ток, преминавайки през диска, взаимодейства с магнитното поле на постоянния магнит и дискът се върти.

Колкото по -голям е токът, толкова по -висока е скоростта на въртене на диска, тъй като въртящият момент се създава от силата на Лоренц, действаща върху движещите се заредени частици вътре в диска от страната на магнитното поле на постоянен магнит. Всъщност такъв брояч е AC мотор ниска мощност с магнит на статора.

За измерване на слабите токове използвайте галванометри — много чувствителни измервателни уреди. Тук магнитът на подковата взаимодейства с малка тоководна бобина, която е окачена в пролуката между полюсите на постоянния магнит.

Отклонението на намотката по време на измерването се дължи на въртящия момент, генериран от магнитната индукция, която възниква, когато токът тече през бобината. По този начин отклонението на бобината се оказва пропорционално на стойността на получената магнитна индукция в пролуката и съответно на тока в проводника на бобината. За малки отклонения скалата на галванометъра е линейна.

Постоянни магнити в битовите електрически уреди

Със сигурност във вашата кухня има микровълнова печка. А в него има цели два постоянни магнита. За генериране електромагнитни вълни Микровълнова гама, инсталирана в микровълновата магнетрон… Вътре в магнетрона електроните се движат във вакуум от катода към анода и в процеса на тяхното движение траекторията им трябва да бъде огъната, за да могат резонаторите на анода да се възбуждат достатъчно мощно.

За да се огъне траекторията на електроните, пръстенните постоянни магнити се монтират над и под вакуумната камера на магнетрона. Магнитното поле на постоянни магнити огъва траекториите на електроните, така че се получава мощен вихър от електрони, който възбужда резонаторите, които от своя страна генерират микровълнови електромагнитни вълни за нагряване на храната.

За да може главата на твърдия диск да бъде точно позиционирана, нейните движения в процеса на писане и четене на информация трябва да бъдат много прецизно контролирани и контролирани. За пореден път на помощ идва постоянен магнит. Вътре в твърдия диск, в магнитното поле на неподвижен постоянен магнит, се движи бобина с ток, свързана с главата.

Когато към главната намотка се прилага ток, магнитното поле на този ток, в зависимост от нейната стойност, отблъсква бобината от постоянния магнит повече или по -слабо, в една или друга посока, като по този начин главата започва да се движи и с висока точност . Това движение се контролира от микроконтролер.

Магнитни лагери в електроенергията

За да се подобри енергийната ефективност, в някои страни се изгражда механично съхранение на енергия за предприятия. Това са електромеханични преобразуватели, работещи на принципа на инерционно съхранение на енергия под формата на кинетична енергия на въртящ се маховик, т.нар. съхранение на кинетична енергия.

Например, в Германия ATZ е разработила 20 MJ блок за съхранение на кинетична енергия с мощност 250 kW, а специфичната енергийна плътност е приблизително 100 Wh / kg. С тегло на маховик 100 кг, докато се върти със скорост 6000 об / мин, цилиндрична конструкция с диаметър 1,5 метра се нуждае от висококачествени лагери. В резултат на това долният лагер е направен, разбира се, на базата на постоянни магнити.