Püsimagnetite kasutamine elektrotehnikas ja energeetikas
Tänapäeval leiavad püsimagnetid kasulikku rakendust paljudes inimelu valdkondades. Mõnikord me ei märka nende olemasolu, kuid peaaegu igas korteris erinevates elektriseadmetes ja mehaanilistes seadmetes võite hoolikalt uurida püsimagnet… Elektriline pardel ja kõlar, videopleier ja seinakell, mobiiltelefon ja mikrolaineahi, külmiku uks, lõpuks — püsimagneteid leidub kõikjal.
Neid kasutatakse meditsiiniseadmetes ja mõõteseadmetes, erinevates instrumentides ja autotööstuses, alalisvoolumootorites, akustilistes süsteemides, kodumasinate elektriseadmetes ja paljudes-paljudes kohtades: raadiotehnikas, instrumentides, automaatikas, telemehaanikas jne. . — ükski neist aladest pole täielik ilma püsimagnetiteta.
Konkreetseid püsimagneteid kasutavaid lahendusi võib loetleda lõputult, kuid selle artikli teemaks on lühiülevaade mitmetest püsimagnetite kasutusaladest elektrotehnikas ja energeetikas.
Elektrimootorid ja generaatorid
Alates Oerstedi ja Ampere'i ajast on laialt teada, et voolu juhtivad juhtmed ja elektromagnetid interakteeruvad püsimagneti magnetväljaga. Paljud mootorid ja generaatorid töötavad sellel põhimõttel. Näidete saamiseks ei pea kaugele minema. Arvuti toiteallika ventilaatoril on rootor ja staator.
Laba tiivik on rootor, mille püsimagnetid on paigutatud ringikujuliselt ja staator on elektromagneti südamik. Staatori magnetiseerimise ümberpööramisel tekitab elektrooniline vooluahel staatori magnetvälja pöörlemise efekti, pärast seda, kui staatori magnetväli, püüdes end selle poole tõmmata, järgib magnetrootorit - ventilaator pöörleb. Kõvaketta pööramine toimub sarnaselt ja töötab sarnaselt palju samm-mootoreid.
Püsimagnetid on leidnud oma koha ka elektrigeneraatorites. Üks rakendusaladest on näiteks kodutuulikute sünkroongeneraatorid.
Generaatori staatori ümbermõõdul on generaatori mähised, mida tuuliku töötamise ajal läbivad rootori liikuvate (labadele puhuva tuule toimel) püsimagnetite vahelduv magnetväli. Esitamine elektromagnetilise induktsiooni seadus, generaatori mähiste juhtmed, mida ristavad tarbijaahela alalisvoolumagnetid.
Selliseid generaatoreid ei kasutata mitte ainult tuuleturbiinides, vaid ka mõnes tööstuslikus mudelis, kus ergutusmähise asemel on rootorile paigaldatud püsimagnetid. Magnetidega lahenduste eeliseks on võimalus saada madala nimikiirusega generaator.
Magnetoelektrilised seadmed ja mehhanismid
V mehaanilised induktsiooni elektriarvestid juhtiv ketas pöörleb püsimagneti väljas. Ketast läbiv tarbimisvool suhtleb püsimagneti magnetväljaga ja ketas pöörleb.
Mida suurem on vool, seda suurem on ketta pöörlemiskiirus, kuna pöördemomendi tekitab Lorentzi jõud, mis mõjub ketta sees liikuvatele laetud osakestele püsimagneti magnetvälja küljel. Tegelikult on see selline loendur AC mootor madal võimsus staatori magnetiga.
Nõrkade voolude mõõtmiseks kasutage galvanomeetrid — väga tundlikud mõõteseadmed. Siin interakteerub hobuserauamagnet väikese voolu kandva mähisega, mis riputatakse püsimagneti pooluste vahelises pilus.
Mähise läbipaine mõõtmise ajal on tingitud pöördemomendist, mis tekib magnetinduktsiooni poolt, mis tekib siis, kui vool läbib pooli. Sel viisil osutub mähise läbipaine võrdeliseks tekkiva magnetilise induktsiooni väärtusega pilus ja vastavalt vooluga mähisjuhis. Väikeste kõrvalekallete korral on galvanomeetri skaala lineaarne.
Püsimagnetid kodumasinate elektriseadmetes
Kindlasti on teie köögis mikrolaineahi. Ja selles on koguni kaks püsimagnetit. Et genereerida elektromagnetlained Mikrolaineahju paigaldatud mikrolaineahi magnetron… Magnetroni sees liiguvad elektronid vaakumis katoodilt anoodile ja nende liikumise käigus tuleb nende trajektoori painutada, et anoodiresonaatorid saaksid piisavalt võimsalt ergastuda.
Elektronide trajektoori painutamiseks paigaldatakse magnetroni vaakumkambri kohale ja alla rõnga püsimagnetid. Püsimagnetite magnetväli painutab elektronide trajektoore nii, et tekib võimas elektronide keeris, mis ergastab resonaatorid, mis omakorda tekitavad toidu soojendamiseks mikrolaine elektromagnetlaineid.
Selleks, et kõvakettapea oleks täpselt positsioneeritud, peavad selle liigutused info kirjutamise ja lugemise protsessis olema väga täpselt juhitud ja kontrollitud. Taas tuleb appi püsimagnet. Kõvaketta sees, statsionaarse püsimagneti magnetväljas, liigub peaga ühendatud voolu juhtiv mähis.
Kui põhimähisele suunatakse vool, tõrjub selle voolu magnetväli, olenevalt selle väärtusest, mähise püsimagneti küljest enam-vähem ühes või teises suunas, seega hakkab pea liikuma ja suure täpsusega . Seda liikumist juhib mikrokontroller.
Magnetlaagrid elektris
Energiatõhususe parandamiseks ehitavad mõned riigid ettevõtetele mehaanilist energiasalvestit. Need on elektromehaanilised muundurid, mis töötavad inertsiaalse energia salvestamise põhimõttel pöörleva hooratta kineetilise energia näol, nn. kineetilise energia salvestamine.
Näiteks Saksamaal on ATZ välja töötanud 20 MJ kineetilise energia salvestusseadme võimsusega 250 kW ja energia eritihedus on ligikaudu 100 Wh / kg. 100 kg hooratta raskusega 6000 p/min pöörlemisel vajab 1,5 meetrise läbimõõduga silindriline konstruktsioon kvaliteetseid laagreid. Selle tulemusena on alumine laager tehtud loomulikult püsimagnetite baasil.