Pastāvīgo magnētu izmantošana elektrotehnikā un enerģētikā
Mūsdienās pastāvīgie magnēti atrod noderīgu pielietojumu daudzās cilvēka dzīves jomās. Dažkārt to klātbūtni nepamanām, tomēr gandrīz katrā dzīvoklī dažādās elektroierīcēs un mehāniskajās iekārtās, rūpīgi ieskatoties, var atrast pastāvīgais magnēts… Elektriskais skuveklis un skaļrunis, video atskaņotājs un sienas pulkstenis, mobilais tālrunis un mikroviļņu krāsns, ledusskapja durvis, visbeidzot — pastāvīgie magnēti ir atrodami visur.
Tos izmanto medicīnas iekārtās un mērierīcēs, dažādos instrumentos un automobiļu rūpniecībā, līdzstrāvas motoros, akustiskajās sistēmās, sadzīves elektroierīcēs un daudzās, daudzās citās vietās: radiotehnikā, instrumentos, automatikā, telemehānikā utt. . — neviena no šīm zonām nav pilnīga bez pastāvīgo magnētu izmantošanas.
Konkrētus risinājumus, kuros izmanto pastāvīgos magnētus, var uzskaitīt bezgalīgi, taču šī raksta tēma būs īss pārskats par vairākiem pastāvīgo magnētu pielietojumiem elektrotehnikā un enerģētikā.
Elektromotori un ģeneratori
Kopš Oersted un Ampere laikiem ir plaši zināms, ka strāvu nesošie vadi un elektromagnēti mijiedarbojas ar pastāvīgā magnēta magnētisko lauku. Daudzi dzinēji un ģeneratori darbojas pēc šī principa. Lai meklētu piemērus, nav tālu jāiet. Jūsu datora barošanas avota ventilatoram ir rotors un stators.
Lāpstiņas lāpstiņritenis ir rotors ar pastāvīgiem magnētiem, kas izvietoti aplī, un stators ir elektromagnēta kodols. Apgriežot statora magnetizāciju, elektroniskā ķēde rada statora magnētiskā lauka rotācijas efektu, pēc tam, kad statora magnētiskais lauks, cenšoties piesaistīties tam, seko magnētiskajam rotoram - ventilators griežas. Cietā diska rotācija tiek veikta līdzīgi un darbojas līdzīgi daudzi pakāpju motori.
Pastāvīgie magnēti ir atraduši savu vietu arī elektroenerģijas ģeneratoros. Piemēram, sinhronie ģeneratori sadzīves vēja turbīnām ir viena no pielietojuma jomām.
Ģeneratora statora apkārtmērā atrodas ģeneratora spoles, kuras vēja turbīnas darbības laikā šķērso rotora pastāvīgo magnētu mainīgais magnētiskais lauks (vēja iedarbībā, kas pūš uz lāpstiņām). Notiek iesniegšana elektromagnētiskās indukcijas likums, ģeneratora tinumu vadi, ko šķērso līdzstrāvas magnēti patērētāja ķēdē.
Šādi ģeneratori tiek izmantoti ne tikai vēja turbīnās, bet arī atsevišķos industriālajos modeļos, kur uz rotora, nevis uz ierosmes spoles ir uzstādīti pastāvīgie magnēti. Risinājumu ar magnētiem priekšrocība ir iespēja iegūt ģeneratoru ar zemu nominālo ātrumu.
Magnetoelektriskās ierīces un mehānismi
V mehāniskie indukcijas elektroenerģijas skaitītāji vadošais disks griežas pastāvīgā magnēta laukā. Patēriņa strāva, kas iet caur disku, mijiedarbojas ar pastāvīgā magnēta magnētisko lauku un disks griežas.
Jo lielāka ir strāva, jo lielāks ir diska griešanās ātrums, jo griezes momentu rada Lorenca spēks, kas iedarbojas uz kustīgajām lādētajām daļiņām diska iekšpusē pastāvīgā magnēta magnētiskā lauka pusē. Patiesībā tas ir tāds skaitītājs Maiņstrāvas motors maza jauda ar statora magnētu.
Vājas strāvas mērīšanai izmantojiet galvanometri — ļoti jutīgas mērierīces. Šeit pakava magnēts mijiedarbojas ar nelielu strāvu nesošu spoli, kas ir piekārta spraugā starp pastāvīgā magnēta poliem.
Spoles novirze mērīšanas laikā ir saistīta ar griezes momentu, ko rada magnētiskā indukcija, kas rodas, strāvai plūstot caur spoli. Tādā veidā spoles novirze izrādās proporcionāla iegūtās magnētiskās indukcijas vērtībai spraugā un attiecīgi strāvai spoles vadītājā. Mazām novirzēm galvanometra skala ir lineāra.
Pastāvīgie magnēti sadzīves elektroierīcēs
Noteikti jūsu virtuvē ir mikroviļņu krāsns. Un tajā ir pat divi pastāvīgie magnēti. Lai ģenerētu elektromagnētiskie viļņi Mikroviļņu krāsns uzstādīts mikroviļņu krāsnī magnetrons… Magnetrona iekšpusē elektroni pārvietojas vakuumā no katoda uz anodu, un to kustības procesā to trajektorijai ir jābūt saliektai, lai anoda rezonatori tiktu ierosināti pietiekami spēcīgi.
Lai saliektu elektronu trajektoriju, virs un zem magnetrona vakuuma kameras ir uzstādīti gredzenveida pastāvīgie magnēti. Pastāvīgo magnētu magnētiskais lauks saliec elektronu trajektorijas tā, ka rodas spēcīgs elektronu virpulis, kas ierosina rezonatorus, kas savukārt ģenerē mikroviļņu elektromagnētiskos viļņus, lai uzsildītu pārtiku.
Lai cietā diska galva būtu precīzi novietota, tās kustības informācijas rakstīšanas un lasīšanas procesā ir ļoti precīzi jākontrolē un jākontrolē. Atkal palīgā nāk pastāvīgais magnēts. Cietā diska iekšpusē, stacionāra pastāvīgā magnēta magnētiskajā laukā, pārvietojas strāvu nesošā spole, kas savienota ar galvu.
Kad galvenajai spolei tiek pievadīta strāva, šīs strāvas magnētiskais lauks atkarībā no tās vērtības vairāk vai mazāk atgrūž spoli no pastāvīgā magnēta vienā vai otrā virzienā, tādējādi galva sāk kustēties un ar augstu precizitāti . Šo kustību kontrolē mikrokontrolleris.
Magnētiskie gultņi elektrībā
Lai uzlabotu energoefektivitāti, dažas valstis būvē mehānisku enerģijas uzglabāšanu uzņēmumiem. Tie ir elektromehāniskie pārveidotāji, kas darbojas pēc inerciālās enerģijas uzkrāšanas principa rotējoša spararata kinētiskās enerģijas veidā, t.s. kinētiskās enerģijas uzkrāšana.
Piemēram, Vācijā ATZ ir izstrādājis 20 MJ kinētiskās enerģijas akumulatoru ar jaudu 250 kW, un īpatnējais enerģijas blīvums ir aptuveni 100 Wh/kg. Ar spararata svaru 100 kg, griežoties ar ātrumu 6000 apgr./min, cilindriskai konstrukcijai ar diametru 1,5 metri ir nepieciešami augstas kvalitātes gultņi. Rezultātā apakšējais gultnis ir izgatavots, protams, uz pastāvīgo magnētu bāzes.