Kestomagneettien käyttö sähkötekniikassa ja energiateollisuudessa

Nykyään kestomagneeteista löytyy hyödyllisiä sovelluksia monilla ihmiselämän aloilla. Joskus emme huomaa niiden läsnäoloa, mutta lähes jokaisessa asunnossa erilaisissa sähkölaitteissa ja mekaanisissa laitteissa, jos katsot tarkkaan, löydät kestomagneetti… Sähköparranajokone ja kaiutin, videosoitin ja seinäkello, matkapuhelin ja mikroaaltouuni, jääkaapin ovi, vihdoinkin – kestomagneetteja löytyy kaikkialta.

Niitä käytetään lääketieteellisissä laitteissa ja mittalaitteissa, erilaisissa instrumenteissa ja autoteollisuudessa, tasavirtamoottoreissa, akustisissa järjestelmissä, kodinkoneissa ja monissa, monissa muissa paikoissa: radiotekniikassa, instrumenteissa, automaatiossa, telemekaniikassa jne. . — mikään näistä alueista ei ole täydellinen ilman kestomagneettien käyttöä.

Kestomagneetteja käyttäviä erityisratkaisuja voidaan luetella loputtomasti, mutta tämän artikkelin aiheena on lyhyt katsaus useisiin kestomagneettien sovelluksiin sähkötekniikassa ja energiassa.

Sähkömoottorit ja generaattorit

Oerstedin ja Amperen ajoista lähtien on ollut laajalti tiedossa, että virtaa kuljettavat johdot ja sähkömagneetit ovat vuorovaikutuksessa kestomagneetin magneettikentän kanssa. Monet moottorit ja generaattorit toimivat tällä periaatteella. Esimerkkejä ei tarvitse mennä kauas. Tietokoneen virtalähteen tuulettimessa on roottori ja staattori.

Siipipyörä on roottori, jonka kestomagneetit on järjestetty ympyrään, ja staattori on sähkömagneetin ydin. Kääntämällä staattorin magnetisoinnin, elektroninen piiri luo staattorin magneettikentän pyörittämisen vaikutuksen, kun staattorin magneettikenttä, joka yrittää houkutella sitä, seuraa magneettista roottoria - tuuletin pyörii. Kiintolevyn kierto tapahtuu samalla tavalla ja toimii samalla tavalla monia askelmoottoreita.

Kestomagneetit ovat löytäneet paikkansa myös generaattoreissa. Esimerkiksi kotitalouksien tuuliturbiinien synkroniset generaattorit ovat yksi käyttöalueista.

Generaattorin staattorin kehällä on generaattorikäämit, jotka tuuliturbiinin toiminnan aikana ylittävät roottorin liikkuvien (siipille puhaltavan tuulen vaikutuksesta) kestomagneettien vaihtomagneettikentän. Lähetetään sähkömagneettisen induktion laki, generaattorikäämien johdot, jotka DC-magneetit ylittävät kuluttajapiirissä.

Tällaisia ​​generaattoreita ei käytetä vain tuulivoimaloissa, vaan myös joissakin teollisissa malleissa, joissa kestomagneetit on asennettu roottoriin virityskelan sijasta. Magneettiratkaisujen etuna on mahdollisuus saada generaattori pienellä nimellisnopeudella.

Magnetosähköiset laitteet ja mekanismit

V mekaaniset induktio sähkömittarit johtava kiekko pyörii kestomagneetin kentässä. Levyn läpi kulkeva kulutusvirta on vuorovaikutuksessa kestomagneetin magneettikentän kanssa ja levy pyörii.

Mitä suurempi virta on, sitä suurempi on kiekon pyörimisnopeus, koska vääntömomentin muodostaa Lorentz-voima, joka vaikuttaa levyn sisällä oleviin liikkuviin varautuneisiin hiukkasiin kestomagneetin magneettikentän puolella. Itse asiassa se on sellainen laskuri AC moottori pieni teho staattorimagneetilla.

Käytä heikkojen virtojen mittaamiseen galvanometrit — erittäin herkät mittauslaitteet. Tässä hevosenkengän magneetti on vuorovaikutuksessa pienen virtaa kuljettavan kelan kanssa, joka on ripustettu kestomagneetin napojen väliseen rakoon.

Kelan taipuma mittauksen aikana johtuu magneettisen induktion synnyttämästä vääntömomentista, joka syntyy, kun virta kulkee kelan läpi. Tällä tavalla käämin taipuma osoittautuu verrannolliseksi tuloksena olevan magneettisen induktion arvoon raossa ja vastaavasti kelan johtimessa olevaan virtaan. Pienillä poikkeamilla galvanometrin asteikko on lineaarinen.

Kestomagneetit kodin sähkölaitteissa

Keittiössäsi on varmasti mikroaaltouuni. Ja siinä on peräti kaksi kestomagneettia. Luoda elektromagneettiset aallot Mikroaaltouuni asennettu mikroaaltouuniin magnetroni… Magnetronin sisällä elektronit liikkuvat tyhjiössä katodilta anodille, ja niiden liikerataa täytyy taivuttaa, jotta anodiresonaattorit virittyisivät riittävän voimakkaasti.

Elektronin liikeradan taivuttamiseksi rengaskestomagneetit on asennettu magnetronin tyhjökammion ylä- ja alapuolelle. Kestomagneettien magneettikenttä taivuttaa elektronien liikeradat siten, että syntyy voimakas elektronien pyörre, joka kiihdyttää resonaattoreita, jotka puolestaan ​​synnyttävät mikroaalto-sähkömagneettisia aaltoja ruoan lämmittämiseksi.

Jotta kiintolevypää olisi tarkasti sijoitettu, sen liikkeitä tietojen kirjoitus- ja lukuprosessissa on ohjattava ja ohjattava erittäin tarkasti. Kestomagneetti tulee jälleen apuun. Kiintolevyn sisällä paikallaan pysyvän kestomagneetin magneettikentässä liikkuu päähän kytketty virtaa kuljettava kela.

Kun pääkäämiin johdetaan virta, tämän virran magneettikenttä sen arvosta riippuen hylkii kelan kestomagneetista enemmän tai vähemmän suuntaan tai toiseen, jolloin pää alkaa liikkua ja suurella tarkkuudella. Tätä liikettä ohjaa mikro-ohjain.

Magneettiset laakerit sähkössä

Energiatehokkuuden parantamiseksi jotkin maat rakentavat mekaanisia energiavarastoja yrityksille. Nämä ovat sähkömekaanisia muuntimia, jotka toimivat inertiaenergian varastoinnin periaatteella pyörivän vauhtipyörän kineettisen energian muodossa, ns. kineettisen energian varastointi.

Esimerkiksi Saksassa ATZ on kehittänyt 20 MJ:n kineettisen energian varastoyksikön, jonka teho on 250 kW, ja ominaisenergiatiheys on noin 100 Wh/kg. Kun vauhtipyörän paino on 100 kg pyörien nopeudella 6000 rpm, sylinterimäinen rakenne, jonka halkaisija on 1,5 metriä, tarvitsee korkealaatuisia laakereita. Tämän seurauksena alempi laakeri on tehty luonnollisesti kestomagneettien pohjalta.