Penggunaan magnet kekal dalam kejuruteraan elektrik dan tenaga

Hari ini, magnet kekal menemui aplikasi yang berguna dalam banyak bidang kehidupan manusia. Kadang-kadang kita tidak menyedari kehadiran mereka, bagaimanapun, di hampir setiap apartmen dalam pelbagai peralatan elektrik dan dalam peranti mekanikal, jika anda melihat dengan teliti, anda boleh menemui magnet kekal… Pencukur elektrik dan pembesar suara, pemain video dan jam dinding, telefon bimbit dan ketuhar gelombang mikro, pintu peti sejuk, akhirnya — magnet kekal boleh ditemui di mana-mana sahaja.

Ia digunakan dalam peralatan perubatan dan peralatan pengukur, dalam pelbagai instrumen dan dalam industri automotif, dalam motor DC, dalam sistem akustik, dalam peralatan elektrik rumah dan di banyak, banyak tempat lain: kejuruteraan radio, instrumen, automasi, telemekanik, dll. . — tiada satu pun kawasan ini lengkap tanpa menggunakan magnet kekal.

Penyelesaian khusus menggunakan magnet kekal boleh disenaraikan tanpa henti, tetapi topik artikel ini akan menjadi gambaran ringkas tentang beberapa aplikasi magnet kekal dalam kejuruteraan elektrik dan tenaga.

Motor elektrik dan penjana

Sejak zaman Oersted dan Ampere, diketahui secara meluas bahawa wayar pembawa arus dan elektromagnet berinteraksi dengan medan magnet magnet kekal. Banyak enjin dan penjana berfungsi berdasarkan prinsip ini. Anda tidak perlu pergi jauh untuk contoh. Kipas dalam bekalan kuasa komputer anda mempunyai rotor dan stator.

Pendesak ram ialah pemutar dengan magnet kekal yang disusun dalam bulatan, dan pemegun adalah teras elektromagnet. Membalikkan kemagnetan stator, litar elektronik mencipta kesan berputar medan magnet stator, selepas medan magnet stator, cuba tertarik kepadanya, mengikuti pemutar magnet - kipas berputar. Putaran cakera keras dilakukan dengan cara yang sama dan berfungsi dengan cara yang sama banyak motor stepper.

Magnet kekal juga telah mendapat tempat mereka dalam penjana kuasa. Penjana segerak untuk turbin angin domestik, sebagai contoh, adalah salah satu kawasan yang digunakan.

Pada lilitan stator penjana terdapat gegelung penjana, yang semasa operasi turbin angin diseberang oleh medan magnet seli bergerak (di bawah tindakan angin bertiup pada bilah) magnet kekal pemutar. Menyerahkan hukum aruhan elektromagnet, wayar-wayar belitan penjana yang dilintasi oleh magnet DC dalam litar pengguna.

Penjana sedemikian digunakan bukan sahaja dalam turbin angin, tetapi juga dalam beberapa model perindustrian, di mana magnet kekal dipasang pada pemutar dan bukannya gegelung pengujaan. Kelebihan penyelesaian dengan magnet adalah kemungkinan untuk mendapatkan penjana dengan kelajuan nominal yang rendah.

Peranti dan mekanisme magnetoelektrik

V meter elektrik aruhan mekanikal cakera pengalir berputar dalam medan magnet kekal. Arus penggunaan, yang melalui cakera, berinteraksi dengan medan magnet magnet kekal dan cakera berputar.

Semakin tinggi arus, semakin tinggi kelajuan putaran cakera, kerana tork dicipta oleh daya Lorentz yang bertindak ke atas zarah bercas yang bergerak di dalam cakera pada sisi medan magnet magnet kekal. Malah, ia adalah kaunter sedemikian Motor AC kuasa rendah dengan magnet stator.

Untuk mengukur penggunaan arus lemah galvanometer — peranti pengukur yang sangat sensitif. Di sini, magnet ladam berinteraksi dengan gegelung pembawa arus kecil yang digantung di celah antara kutub magnet kekal.

Pesongan gegelung semasa pengukuran adalah disebabkan oleh daya kilas yang dihasilkan oleh aruhan magnet yang berlaku apabila arus mengalir melalui gegelung. Dengan cara ini, pesongan gegelung ternyata berkadar dengan nilai aruhan magnet yang terhasil dalam jurang dan, dengan itu, dengan arus dalam konduktor gegelung. Untuk sisihan kecil, skala galvanometer adalah linear.

Magnet kekal dalam peralatan elektrik rumah

Pasti ada ketuhar gelombang mikro di dapur anda. Dan terdapat sebanyak dua magnet kekal di dalamnya. Untuk menjana gelombang elektromagnet Julat gelombang mikro dipasang dalam ketuhar gelombang mikro magnetron… Di dalam magnetron, elektron bergerak dalam vakum dari katod ke anod, dan dalam proses pergerakannya, trajektorinya mesti dibengkokkan agar resonator anod diuja dengan cukup kuat.

Untuk membengkokkan trajektori elektron, magnet kekal cincin dipasang di atas dan di bawah ruang vakum magnetron. Medan magnet magnet kekal membengkokkan trajektori elektron supaya pusaran elektron yang kuat dihasilkan, yang merangsang resonator, yang seterusnya menjana gelombang elektromagnet gelombang mikro untuk memanaskan makanan.

Agar kepala cakera keras dapat diletakkan dengan tepat, pergerakannya dalam proses menulis dan membaca maklumat mesti dikawal dan dikawal dengan sangat tepat. Sekali lagi, magnet kekal datang untuk menyelamatkan. Di dalam cakera keras, dalam medan magnet magnet kekal pegun, gegelung pembawa arus yang disambungkan ke kepala bergerak.

Apabila arus dikenakan pada gegelung utama, medan magnet arus ini, bergantung pada nilainya, menolak gegelung daripada magnet kekal lebih kurang, dalam satu arah atau yang lain, dengan itu kepala mula bergerak dan dengan ketepatan yang tinggi . Pergerakan ini dikawal oleh mikropengawal.

Galas magnet dalam elektrik

Untuk meningkatkan kecekapan tenaga, sesetengah negara sedang membina storan tenaga mekanikal untuk perniagaan. Ini adalah penukar elektromekanikal yang beroperasi pada prinsip penyimpanan tenaga inersia dalam bentuk tenaga kinetik roda tenaga berputar, yang dipanggil penyimpanan tenaga kinetik.

Sebagai contoh, di Jerman ATZ telah membangunkan unit penyimpanan tenaga kinetik 20 MJ dengan kuasa 250 kW, dan ketumpatan tenaga khusus adalah lebih kurang 100 Wh / kg. Dengan berat roda tenaga 100 kg sambil berputar pada kelajuan 6000 rpm, struktur silinder dengan diameter 1.5 meter memerlukan galas yang berkualiti tinggi. Akibatnya, galas yang lebih rendah dibuat, tentu saja, berdasarkan magnet kekal.