Việc sử dụng nam châm vĩnh cửu trong kỹ thuật điện và năng lượng

Ngày nay, nam châm vĩnh cửu được ứng dụng hữu ích trong nhiều lĩnh vực của đời sống con người. Đôi khi chúng ta không nhận thấy sự hiện diện của chúng, tuy nhiên, ở hầu hết mọi căn hộ, trong các thiết bị điện và cơ khí khác nhau, nếu để ý kỹ, bạn có thể tìm thấy Nam châm vĩnh cửu… Máy cạo râu và loa điện, đầu máy video và đồng hồ treo tường, điện thoại di động và lò vi sóng, cửa tủ lạnh, cuối cùng — nam châm vĩnh cửu có thể tìm thấy ở khắp mọi nơi.

Chúng được sử dụng trong các thiết bị y tế và thiết bị đo lường, trong các dụng cụ khác nhau và trong ngành công nghiệp ô tô, trong động cơ DC, trong hệ thống âm thanh, trong các thiết bị điện gia dụng và ở nhiều nơi khác: kỹ thuật vô tuyến, dụng cụ, tự động hóa, cơ điện tử, v.v. . — không có khu vực nào trong số này hoàn chỉnh nếu không sử dụng nam châm vĩnh cửu.

Các giải pháp cụ thể sử dụng nam châm vĩnh cửu có thể được liệt kê vô tận, nhưng chủ đề của bài viết này sẽ là tổng quan ngắn gọn về một số ứng dụng của nam châm vĩnh cửu trong kỹ thuật điện và năng lượng.

Động cơ điện và máy phát điện

Kể từ thời của Oersted và Ampere, người ta đã biết rộng rãi rằng dây dẫn và nam châm điện tương tác với từ trường của một nam châm vĩnh cửu. Nhiều động cơ và máy phát điện hoạt động theo nguyên tắc này. Bạn không cần phải đi đâu xa để lấy ví dụ. Quạt trong bộ nguồn máy tính của bạn có rôto và stato.

Cánh quạt là một rôto có nam châm vĩnh cửu được sắp xếp theo hình tròn và stato là lõi của nam châm điện. Đảo ngược từ hóa của stato, mạch điện tử tạo ra hiệu ứng làm quay từ trường của stato, sau khi từ trường của stato cố gắng bị hút vào nó sẽ kéo theo rôto từ tính - quạt quay. Xoay đĩa cứng được thực hiện theo cách tương tự và hoạt động theo cách tương tự nhiều động cơ bước.

Nam châm vĩnh cửu cũng đã tìm thấy vị trí của chúng trong các máy phát điện. Ví dụ, máy phát điện đồng bộ cho tua-bin gió trong nước là một trong những lĩnh vực được ứng dụng.

Trên chu vi của stato của máy phát điện có các cuộn dây của máy phát điện, trong quá trình hoạt động của tuabin gió được cắt ngang bởi từ trường xoay chiều của các nam châm vĩnh cửu của rôto đang chuyển động (dưới tác động của gió thổi trên các cánh quạt). đệ trình định luật cảm ứng điện từ, các dây của cuộn dây máy phát đi qua các nam châm DC trong mạch tiêu dùng.

Những máy phát điện như vậy không chỉ được sử dụng trong tua-bin gió mà còn trong một số mô hình công nghiệp, nơi nam châm vĩnh cửu được lắp đặt trên rôto thay vì cuộn dây kích thích. Ưu điểm của các giải pháp với nam châm là khả năng thu được một máy phát điện có tốc độ danh định thấp.

Các thiết bị và cơ chế điện từ

V máy đo điện cảm ứng cơ đĩa dẫn điện quay trong từ trường của nam châm vĩnh cửu. Dòng điện tiêu thụ đi qua đĩa tương tác với từ trường của nam châm vĩnh cửu và đĩa quay.

Dòng điện càng cao thì tốc độ quay của đĩa càng cao, do mômen xoắn được tạo ra bởi lực Lorentz tác dụng lên các hạt tích điện chuyển động bên trong đĩa ở phía từ trường của nam châm vĩnh cửu. Trên thực tế, nó là một bộ đếm như vậy Động cơ AC công suất thấp với nam châm stato.

Để đo dòng điện yếu sử dụng điện kế - thiết bị đo rất nhạy cảm. Ở đây, nam châm móng ngựa tương tác với một cuộn dây nhỏ mang dòng điện được treo trong khoảng trống giữa các cực của nam châm vĩnh cửu.

Độ lệch của cuộn dây trong quá trình đo là do mô-men xoắn được tạo ra bởi cảm ứng từ xuất hiện khi dòng điện chạy qua cuộn dây. Theo cách này, độ lệch của cuộn dây tỷ lệ thuận với giá trị của cảm ứng từ sinh ra trong khe hở và theo đó, với dòng điện trong cuộn dây dẫn. Đối với những sai lệch nhỏ, thang đo của điện kế là tuyến tính.

Nam châm vĩnh cửu trong đồ điện gia dụng

Chắc chắn có một lò vi sóng trong nhà bếp của bạn. Và có tới hai nam châm vĩnh cửu trong đó. Để tạo ra sóng điện từ Phạm vi vi sóng được cài đặt trong lò vi sóng nam châm… Bên trong máy phát điện từ, các electron chuyển động trong chân không từ cực âm sang cực dương và trong quá trình chuyển động, quỹ đạo của chúng phải bị bẻ cong để bộ cộng hưởng cực dương được kích thích đủ mạnh.

Để bẻ cong quỹ đạo của electron, các nam châm vĩnh cửu dạng vòng được gắn bên trên và bên dưới buồng chân không của máy phát cao tần. Từ trường của nam châm vĩnh cửu bẻ cong quỹ đạo của các electron để tạo ra dòng xoáy electron mạnh, kích thích các bộ cộng hưởng, từ đó tạo ra sóng điện từ vi sóng để làm nóng thức ăn.

Để đầu đĩa cứng được định vị chính xác, các chuyển động của nó trong quá trình ghi và đọc thông tin phải được điều khiển và kiểm soát rất chính xác. Một lần nữa, nam châm vĩnh cửu ra tay giải cứu. Bên trong ổ cứng, trong từ trường của một nam châm vĩnh cửu đứng yên, một cuộn dây mang dòng điện nối với đầu chuyển động.

Khi một dòng điện được đặt vào cuộn dây chính, từ trường của dòng điện này, tùy thuộc vào giá trị của nó, sẽ đẩy cuộn dây ra khỏi nam châm vĩnh cửu nhiều hay ít, theo hướng này hay hướng khác, do đó đầu bắt đầu chuyển động và với độ chính xác cao . Chuyển động này được điều khiển bởi một vi điều khiển.

Vòng bi từ tính trong điện

Để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng, một số quốc gia đang xây dựng kho năng lượng cơ học cho các doanh nghiệp. Đây là những bộ chuyển đổi cơ điện hoạt động theo nguyên tắc tích trữ năng lượng quán tính dưới dạng động năng của một bánh đà đang quay, cái gọi là lưu trữ động năng.

Ví dụ, ở Đức, ATZ đã phát triển một bộ lưu trữ động năng 20 MJ với công suất 250 kW và mật độ năng lượng riêng xấp xỉ 100 Wh / kg. Với trọng lượng bánh đà là 100 kg khi quay với tốc độ 6000 vòng/phút, cấu trúc hình trụ có đường kính 1,5 mét cần có vòng bi chất lượng cao. Kết quả là, tất nhiên, ổ trục dưới được chế tạo trên cơ sở nam châm vĩnh cửu.