Het gebruik van permanente magneten in elektrotechniek en energie

Tegenwoordig vinden permanente magneten nuttige toepassingen op veel gebieden van het menselijk leven. Soms merken we hun aanwezigheid echter niet op in bijna elk appartement in verschillende elektrische apparaten en in mechanische apparaten, als je goed kijkt, kun je vinden permanente magneet... Elektrisch scheerapparaat en luidspreker, videospeler en wandklok, mobiele telefoon en magnetron, koelkastdeur, eindelijk - permanente magneten zijn overal te vinden.

Ze worden gebruikt in medische apparatuur en meetapparatuur, in diverse instrumenten en in de auto-industrie, in gelijkstroommotoren, in akoestische systemen, in elektrische huishoudelijke apparaten en op vele, vele andere plaatsen: radiotechniek, instrumenten, automatisering, telemechanica, enz. . — geen van deze gebieden is compleet zonder het gebruik van permanente magneten.

Specifieke oplossingen met behulp van permanente magneten kunnen eindeloos worden genoemd, maar het onderwerp van dit artikel zal een kort overzicht zijn van verschillende toepassingen van permanente magneten in elektrotechniek en energie.

Elektromotoren en generatoren

Sinds de tijd van Oersted en Ampere is algemeen bekend dat stroomvoerende draden en elektromagneten interageren met het magnetische veld van een permanente magneet. Veel motoren en generatoren werken volgens dit principe. Voor voorbeelden hoef je niet ver te zoeken. De ventilator in de voeding van je computer heeft een rotor en een stator.

Een schoepenwiel is een rotor met permanente magneten die in een cirkel zijn gerangschikt en de stator is de kern van een elektromagneet. Door de magnetisatie van de stator om te keren, creëert het elektronische circuit het effect van het roteren van het magnetische veld van de stator, nadat het magnetische veld van de stator, dat ernaar probeert te worden aangetrokken, de magnetische rotor volgt - de ventilator draait. Rotatie van de harde schijf gebeurt op een vergelijkbare manier en werkt op een vergelijkbare manier veel stappenmotoren.

Permanente magneten hebben ook hun plaats gevonden in stroomgeneratoren. Synchrone generatoren voor bijvoorbeeld windturbines in woningen zijn een van de toepassingsgebieden.

Op de omtrek van de stator van de generator bevinden zich generatorspoelen, die tijdens de werking van de windturbine worden gekruist door het wisselende magnetische veld van bewegende (onder invloed van de wind die op de bladen waait) permanente magneten van de rotor. Indienen de wet van elektromagnetische inductie, de draden van de generatorwikkelingen gekruist door de DC-magneten in het verbruikerscircuit.

Dergelijke generatoren worden niet alleen gebruikt in windturbines, maar ook in sommige industriële modellen, waar permanente magneten op de rotor zijn geïnstalleerd in plaats van op de bekrachtigingsspoel. Het voordeel van oplossingen met magneten is de mogelijkheid om een ​​generator te verkrijgen met een laag nominaal toerental.

Magneto-elektrische apparaten en mechanismen

V mechanische inductie elektriciteitsmeters de geleidende schijf roteert in het veld van een permanente magneet. De verbruiksstroom die door de schijf gaat, werkt samen met het magnetische veld van de permanente magneet en de schijf roteert.

Hoe hoger de stroom, hoe hoger de rotatiesnelheid van de schijf, aangezien het koppel wordt gecreëerd door de Lorentz-kracht die inwerkt op de bewegende geladen deeltjes in de schijf aan de kant van het magnetische veld van een permanente magneet. In feite is het zo'n teller AC-motor laag vermogen met statormagneet.

Gebruik om zwakke stromen te meten galvanometers — zeer gevoelige meetapparatuur. Hier werkt de hoefijzermagneet samen met een kleine stroomvoerende spoel die in de opening tussen de polen van de permanente magneet hangt.

De afbuiging van de spoel tijdens de meting is te wijten aan het koppel dat wordt gegenereerd door de magnetische inductie die optreedt wanneer stroom door de spoel vloeit. Op deze manier blijkt de afbuiging van de spoel evenredig te zijn met de waarde van de resulterende magnetische inductie in de opening en dienovereenkomstig met de stroom in de spoelgeleider. Voor kleine afwijkingen is de schaal van de galvanometer lineair.

Permanente magneten in huishoudelijke elektrische apparaten

Er staat vast wel een magnetron in je keuken. En er zitten maar liefst twee permanente magneten in. Genereren elektromagnetische golven Magnetronbereik geïnstalleerd in de magnetron magnetron... In de magnetron bewegen de elektronen in een vacuüm van de kathode naar de anode, en tijdens hun beweging moet hun baan worden gebogen om de anoderesonatoren krachtig genoeg te laten aanslaan.

Om het elektronentraject te buigen, zijn ringvormige permanente magneten boven en onder de vacuümkamer van de magnetron gemonteerd. Het magnetische veld van permanente magneten buigt de trajecten van de elektronen zodat er een krachtige draaikolk van elektronen ontstaat, die de resonatoren prikkelt, die op hun beurt elektromagnetische microgolven genereren om het voedsel te verwarmen.

Om ervoor te zorgen dat de kop van de harde schijf precies wordt gepositioneerd, moeten de bewegingen tijdens het schrijven en lezen van informatie zeer nauwkeurig worden gecontroleerd en gecontroleerd. Opnieuw komt een permanente magneet te hulp. Binnen de harde schijf, in het magnetische veld van een stationaire permanente magneet, beweegt een stroomvoerende spoel die met de kop is verbonden.

Wanneer een stroom wordt toegepast op de hoofdspoel, stoot het magnetische veld van deze stroom, afhankelijk van de waarde ervan, de spoel min of meer af van de permanente magneet, in de ene of de andere richting, waardoor de kop begint te bewegen en met hoge precisie. Deze beweging wordt aangestuurd door een microcontroller.

Magnetische lagers in elektriciteit

Om de energie-efficiëntie te verbeteren, bouwen sommige landen mechanische energieopslag voor bedrijven. Dit zijn elektromechanische omvormers die werken volgens het principe van traagheidsenergieopslag in de vorm van kinetische energie van een roterend vliegwiel, de zogenaamde opslag van kinetische energie.

In Duitsland heeft ATZ bijvoorbeeld een 20 MJ kinetische energieopslageenheid ontwikkeld met een vermogen van 250 kW, en de specifieke energiedichtheid is ongeveer 100 Wh/kg. Met een vliegwielgewicht van 100 kg terwijl het roteert met een snelheid van 6000 tpm, heeft een cilindrische structuur met een diameter van 1,5 meter hoogwaardige lagers nodig. Hierdoor is het onderste lager uiteraard gemaakt op basis van permanente magneten.