Uporaba trajnih magnetov v elektrotehniki in energetiki
Danes se trajni magneti uporabljajo na številnih področjih človeškega življenja. Včasih ne opazimo njihove prisotnosti, vendar pa lahko v skoraj vsakem stanovanju v različnih električnih napravah in mehanskih napravah, če natančno pogledate, najdete trajni magnet… Električni brivnik in zvočnik, video predvajalnik in stenska ura, mobilni telefon in mikrovalovna pečica, vrata hladilnika, končno — trajni magneti so povsod.
Uporabljajo se v medicinski opremi in merilni opremi, v različnih instrumentih in v avtomobilski industriji, v motorjih na enosmerni tok, v akustičnih sistemih, v gospodinjskih električnih napravah in na mnogih, mnogih drugih mestih: radiotehnika, instrumenti, avtomatika, telemehanika itd. . — nobeno od teh področij ni popolno brez uporabe trajnih magnetov.
Konkretne rešitve z uporabo trajnih magnetov lahko naštevamo v nedogled, vendar bo tema tega članka kratek pregled več aplikacij trajnih magnetov v elektrotehniki in energetiki.
Elektromotorji in generatorji
Od časov Oersteda in Ampereja je bilo splošno znano, da žice s tokom in elektromagneti medsebojno delujejo z magnetnim poljem trajnega magneta. Na tem principu deluje veliko motorjev in generatorjev. Za primere vam ni treba iti daleč. Ventilator v napajalniku vašega računalnika ima rotor in stator.
Lopatičasti tekač je rotor s trajnimi magneti, razporejenimi v krogu, stator pa je jedro elektromagneta. Z obračanjem magnetizacije statorja elektronsko vezje ustvari učinek vrtenja magnetnega polja statorja, potem ko magnetno polje statorja, ki ga poskuša pritegniti, sledi magnetnemu rotorju - ventilator se vrti. Vrtenje trdega diska poteka na podoben način in deluje na podoben način veliko koračnih motorjev.
Trajni magneti so našli svoje mesto tudi v električnih generatorjih. Eno od uporabnih področij so na primer sinhroni generatorji za domače vetrne turbine.
Na obodu statorja generatorja so tuljave generatorja, ki jih med delovanjem vetrne turbine prečka izmenično magnetno polje gibljivih (pod delovanjem vetra, ki piha na lopatice) trajnih magnetov rotorja. Pošiljanje zakon elektromagnetne indukcije, žice navitij generatorja, ki jih križajo enosmerni magneti v porabniškem tokokrogu.
Takšni generatorji se uporabljajo ne le v vetrnih turbinah, ampak tudi v nekaterih industrijskih modelih, kjer so na rotorju namesto vzbujalne tuljave nameščeni trajni magneti. Prednost rešitev z magneti je možnost pridobitve generatorja z nizko nazivno hitrostjo.
Magnetoelektrične naprave in mehanizmi
V mehanski indukcijski števci električne energije prevodni disk se vrti v polju trajnega magneta. Tok porabe, ki teče skozi disk, deluje z magnetnim poljem trajnega magneta in disk se vrti.
Višji kot je tok, večja je hitrost vrtenja diska, saj navor ustvarja Lorentzova sila, ki deluje na premikajoče se nabite delce znotraj diska na strani magnetnega polja trajnega magneta. Pravzaprav je tak števec AC motor nizka moč s statorskim magnetom.
Za merjenje šibkih tokov uporabite galvanometri — zelo občutljive merilne naprave. Tukaj podkvasti magnet sodeluje z majhno tuljavo, po kateri teče tok, ki je obešena v reži med poloma trajnega magneta.
Odklon tuljave med meritvijo je posledica navora, ki ga ustvari magnetna indukcija, ki nastane, ko skozi tuljavo teče tok. Na ta način se izkaže, da je odklon tuljave sorazmeren z vrednostjo nastale magnetne indukcije v reži in s tem s tokom v prevodniku tuljave. Pri majhnih odstopanjih je lestvica galvanometra linearna.
Trajni magneti v gospodinjskih električnih napravah
Zagotovo je v vaši kuhinji mikrovalovna pečica. In v njem sta kar dva trajna magneta. Ustvariti elektromagnetni valovi Mikrovalovno območje je nameščeno v mikrovalovni pečici magnetron… Znotraj magnetrona se elektroni gibljejo v vakuumu od katode do anode in v procesu njihovega gibanja mora biti njihova tirnica ukrivljena, da se anodni resonatorji dovolj močno vzbujajo.
Za upogibanje poti elektronov so nad in pod vakuumsko komoro magnetrona nameščeni obročni trajni magneti. Magnetno polje trajnih magnetov ukrivi trajektorije elektronov, tako da nastane močan vrtinec elektronov, ki vzbuja resonatorje, ti pa ustvarjajo mikrovalovne elektromagnetne valove za segrevanje hrane.
Da bi bila glava trdega diska natančno pozicionirana, morajo biti njeni gibi v procesu zapisovanja in branja informacij zelo natančno nadzorovani in nadzorovani. Tudi tokrat na pomoč priskoči trajni magnet. V notranjosti trdega diska se v magnetnem polju stacionarnega trajnega magneta premika tuljava s tokom, povezana z glavo.
Ko na glavno tuljavo teče tok, magnetno polje tega toka, odvisno od njegove vrednosti, bolj ali manj odbija tuljavo od trajnega magneta v eno ali drugo smer, tako da se glava začne premikati z visoko natančnostjo. To gibanje nadzira mikrokrmilnik.
Magnetni ležaji v elektriki
Za izboljšanje energetske učinkovitosti nekatere države gradijo mehanske hranilnike energije za podjetja. Gre za elektromehanske pretvornike, ki delujejo na principu inercialnega shranjevanja energije v obliki kinetične energije vrtečega se vztrajnika, t.i. shranjevanje kinetične energije.
Na primer, v Nemčiji je ATZ razvil enoto za shranjevanje kinetične energije 20 MJ z močjo 250 kW, specifična energijska gostota pa je približno 100 Wh / kg. Z težo vztrajnika 100 kg, ki se vrti s hitrostjo 6000 vrt / min, valjasta konstrukcija s premerom 1,5 metra potrebuje visokokakovostne ležaje. Zaradi tega je spodnji ležaj izdelan seveda na osnovi trajnih magnetov.