L'ús d'imants permanents en enginyeria elèctrica i energia

Avui en dia, els imants permanents troben aplicacions útils en moltes àrees de la vida humana. De vegades no notem la seva presència, però, a gairebé tots els apartaments en diversos aparells elèctrics i en dispositius mecànics, si mireu amb atenció, podeu trobar imant permanent… Afeitadora elèctrica i altaveu, reproductor de vídeo i rellotge de paret, telèfon mòbil i forn microones, porta de la nevera, finalment, els imants permanents es poden trobar a tot arreu.

S'utilitzen en equipaments mèdics i equips de mesura, en instruments diversos i en la indústria de l'automòbil, en motors de corrent continu, en sistemes acústics, en electrodomèstics i en molts i molts altres llocs: enginyeria radiofònica, instrumental, automatització, telemecànica, etc. . — Cap d'aquestes àrees està completa sense l'ús d'imants permanents.

Les solucions específiques que utilitzen imants permanents es poden enumerar infinitament, però el tema d'aquest article serà una breu visió general de diverses aplicacions dels imants permanents en enginyeria elèctrica i energia.

Motors elèctrics i generadors

Des de l'època d'Oersted i Ampere, se sap àmpliament que els cables i electroimants que transporten corrent interactuen amb el camp magnètic d'un imant permanent. Molts motors i generadors funcionen amb aquest principi. No cal anar lluny per buscar exemples. El ventilador de la font d'alimentació de l'ordinador té un rotor i un estator.

Un impulsor de paletes és un rotor amb imants permanents disposats en cercle, i l'estator és el nucli d'un electroimant. Invertint la magnetització de l'estator, el circuit electrònic crea l'efecte de girar el camp magnètic de l'estator, després que el camp magnètic de l'estator, intentant ser atret per ell, segueixi el rotor magnètic: el ventilador gira. La rotació del disc dur es fa de manera similar i funciona de manera similar molts motors pas a pas.

Els imants permanents també han trobat el seu lloc als generadors d'energia. Els generadors síncrons per a aerogeneradors domèstics, per exemple, són una de les àrees d'aplicació.

A la circumferència de l'estator del generador hi ha bobines del generador, que durant el funcionament de l'aerogenerador són travessades pel camp magnètic altern de moviment (sota l'acció del vent que bufa sobre les pales) imants permanents del rotor. Enviament la llei de la inducció electromagnètica, els cables dels bobinatges del generador travessats pels imants de CC al circuit del consumidor.

Aquests generadors s'utilitzen no només en aerogeneradors, sinó també en alguns models industrials, on s'instal·len imants permanents al rotor en lloc de la bobina d'excitació. L'avantatge de les solucions amb imants és la possibilitat d'obtenir un generador amb una velocitat nominal baixa.

Dispositius i mecanismes magnetoelèctrics

V comptadors d'electricitat d'inducció mecànica el disc conductor gira en el camp d'un imant permanent. El corrent de consum, que travessa el disc, interacciona amb el camp magnètic de l'imant permanent i el disc gira.

Com més gran sigui el corrent, més gran serà la velocitat de rotació del disc, ja que el parell es crea per la força de Lorentz que actua sobre les partícules carregades en moviment dins del disc al costat del camp magnètic d'un imant permanent. De fet, és un comptador així motor de corrent altern baixa potència amb imant d'estator.

Per mesurar corrents febles utilitza galvanòmetres — Aparells de mesura molt sensibles. Aquí, l'imant de ferradura interacciona amb una petita bobina que porta corrent que està suspesa a l'espai entre els pols de l'imant permanent.

La deflexió de la bobina durant la mesura es deu al parell generat per la inducció magnètica que es produeix quan el corrent flueix per la bobina. D'aquesta manera, la deflexió de la bobina resulta ser proporcional al valor de la inducció magnètica resultant a l'espai i, en conseqüència, al corrent al conductor de la bobina. Per a petites desviacions, l'escala del galvanòmetre és lineal.

Imants permanents en electrodomèstics

Segur que hi ha un forn de microones a la vostra cuina. I hi ha fins a dos imants permanents. Generar ones electromagnètiques Cuina de microones instal·lada al microones magnetró… Dins del magnetró, els electrons es mouen al buit del càtode a l'ànode i, en el procés del seu moviment, la seva trajectòria s'ha de doblegar perquè els ressonadors de l'ànode s'excitin amb prou força.

Per doblegar la trajectòria de l'electró, es munten imants permanents anell per sobre i per sota de la cambra de buit del magnetró. El camp magnètic dels imants permanents doblega les trajectòries dels electrons de manera que es produeix un potent vòrtex d'electrons, que excita els ressonadors, que al seu torn generen ones electromagnètiques de microones per escalfar els aliments.

Perquè el capçal del disc dur es col·loqui amb precisió, els seus moviments en el procés d'escriptura i lectura de la informació s'han de controlar i controlar amb molta precisió. Un cop més, un imant permanent ve al rescat. Dins del disc dur, en el camp magnètic d'un imant permanent estacionari, es mou una bobina portadora de corrent connectada al cap.

Quan s'aplica un corrent a la bobina principal, el camp magnètic d'aquest corrent, depenent del seu valor, repel·leix la bobina de l'imant permanent més o menys, en una direcció o altra, així el cap comença a moure's i amb gran precisió. Aquest moviment està controlat per un microcontrolador.

Coixinets magnètics en electricitat

Per millorar l'eficiència energètica, alguns països estan construint emmagatzematge d'energia mecànica per a les empreses. Es tracta de convertidors electromecànics que funcionen segons el principi d'emmagatzematge d'energia inercial en forma d'energia cinètica d'un volant giratori, l'anomenat emmagatzematge d'energia cinètica.

Per exemple, a Alemanya, ATZ ha desenvolupat una unitat d'emmagatzematge d'energia cinètica de 20 MJ amb una potència de 250 kW i la densitat d'energia específica és d'aproximadament 100 Wh / kg. Amb un pes del volant de 100 kg mentre gira a una velocitat de 6000 rpm, una estructura cilíndrica amb un diàmetre d'1,5 metres necessita coixinets d'alta qualitat. Com a resultat, el coixinet inferior es fa, per descomptat, sobre la base d'imants permanents.