استخدام المغناطيس الدائم في الهندسة الكهربائية والطاقة

اليوم ، تجد المغناطيسات الدائمة تطبيقات مفيدة في العديد من مجالات الحياة البشرية. في بعض الأحيان لا نلاحظ وجودهم ، ومع ذلك ، في كل شقة تقريبًا في مختلف الأجهزة الكهربائية والأجهزة الميكانيكية ، إذا نظرت بعناية ، يمكنك أن تجد المغناطيس الدائم... ماكينة حلاقة كهربائية ومكبر صوت ومشغل فيديو وساعة حائط وهاتف محمول وفرن ميكروويف وباب ثلاجة وأخيراً - يمكن العثور على مغناطيس دائم في كل مكان.

يتم استخدامها في المعدات الطبية ومعدات القياس ، وفي مختلف الأدوات وفي صناعة السيارات ، وفي محركات التيار المستمر ، وفي الأنظمة الصوتية ، وفي الأجهزة الكهربائية المنزلية وفي العديد من الأماكن الأخرى: هندسة الراديو ، والأدوات ، والأتمتة ، والميكانيكا عن بُعد ، إلخ. . - لا تكتمل أي من هذه المناطق دون استخدام مغناطيس دائم.

يمكن سرد الحلول المحددة باستخدام المغناطيس الدائم إلى ما لا نهاية ، ولكن موضوع هذه المقالة سيكون لمحة موجزة عن العديد من تطبيقات المغناطيس الدائم في الهندسة الكهربائية والطاقة.

المحركات والمولدات الكهربائية

منذ زمن Oersted و Ampere ، كان من المعروف على نطاق واسع أن الأسلاك والمغناطيسات الحاملة للتيار تتفاعل مع المجال المغناطيسي للمغناطيس الدائم. تعمل العديد من المحركات والمولدات على هذا المبدأ. ليس عليك أن تذهب بعيدًا للحصول على أمثلة. تحتوي المروحة الموجودة في مصدر الطاقة بجهاز الكمبيوتر على دوار وعضو ساكن.

المكره ذو الريشة عبارة عن دوار به مغناطيس دائم مرتبة في دائرة ، والجزء الثابت هو جوهر المغناطيس الكهربائي. بعكس مغنطة الجزء الثابت ، تخلق الدائرة الإلكترونية تأثير دوران المجال المغناطيسي للجزء الثابت ، بعد المجال المغناطيسي للجزء الثابت ، في محاولة للانجذاب إليه ، يتبع الدوار المغناطيسي - تدور المروحة. يتم تدوير القرص الصلب بطريقة مماثلة ويعمل بطريقة مماثلة العديد من محركات السائر.

وجدت المغناطيسات الدائمة أيضًا مكانها في مولدات الطاقة. المولدات المتزامنة لتوربينات الرياح المحلية ، على سبيل المثال ، هي واحدة من المجالات المطبقة.

يوجد حول محيط الجزء الثابت للمولد ملفات مولد ، والتي أثناء تشغيل التوربينات الريحية يتم عبورها بواسطة المجال المغناطيسي المتناوب للحركة (تحت تأثير الرياح التي تهب على الشفرات) المغناطيس الدائم للدوار. تقديم قانون الحث الكهرومغناطيسي، تعبر أسلاك لفات المولد بواسطة مغناطيس التيار المستمر في دائرة المستهلك.

تستخدم هذه المولدات ليس فقط في توربينات الرياح ، ولكن أيضًا في بعض النماذج الصناعية ، حيث يتم تثبيت مغناطيس دائم على الدوار بدلاً من ملف الإثارة. تتمثل ميزة الحلول بالمغناطيس في إمكانية الحصول على مولد بسرعة اسمية منخفضة.

الأجهزة والآليات الكهرومغناطيسية

الخامس عدادات الكهرباء الحث الميكانيكي القرص الموصّل يدور في مجال مغناطيس دائم. يتفاعل تيار الاستهلاك ، الذي يمر عبر القرص ، مع المجال المغناطيسي للمغناطيس الدائم ويدور القرص.

كلما زاد التيار ، زادت سرعة دوران القرص ، حيث يتم إنشاء عزم الدوران بواسطة قوة لورنتز التي تعمل على الجسيمات المشحونة المتحركة داخل القرص على جانب المجال المغناطيسي للمغناطيس الدائم. في الواقع ، إنه مثل هذا العداد محرك AC قوة منخفضة مع مغناطيس الجزء الثابت.

لقياس التيارات الضعيفة استخدم الجلفانومتر - أجهزة قياس حساسة للغاية. هنا ، يتفاعل مغناطيس حدوة الحصان مع ملف صغير يحمل تيارًا معلقًا في الفجوة بين أقطاب المغناطيس الدائم.

يرجع انحراف الملف أثناء القياس إلى عزم الدوران الناتج عن الحث المغناطيسي الذي يحدث عندما يتدفق التيار عبر الملف. بهذه الطريقة ، يتضح أن انحراف الملف يتناسب مع قيمة الحث المغناطيسي الناتج في الفجوة ، وبالتالي مع التيار في موصل الملف. بالنسبة للانحرافات الصغيرة ، يكون مقياس الجلفانومتر خطيًا.

مغناطيس دائم في الأجهزة الكهربائية المنزلية

بالتأكيد يوجد فرن ميكروويف في مطبخك. وهناك ما يصل إلى اثنين من المغناطيس الدائم فيه. لتوليد موجات كهرومغناطيسية نطاق الميكروويف مثبت في الميكروويف المغنطرون... داخل المغنطرون ، تتحرك الإلكترونات في فراغ من القطب السالب إلى القطب الموجب ، وفي عملية حركتها ، يجب ثني مسارها من أجل إثارة رنانات الأنود بقوة كافية.

لثني مسار الإلكترون ، يتم تثبيت مغناطيس دائري دائري أعلى وأسفل غرفة الفراغ في المغنطرون. ينحني المجال المغناطيسي للمغناطيس الدائم مسارات الإلكترونات بحيث يتم إنتاج دوامة قوية من الإلكترونات ، والتي تثير الرنانات ، والتي بدورها تولد موجات كهرومغناطيسية ميكروية لتسخين الطعام.

من أجل وضع رأس القرص الصلب بدقة ، يجب التحكم والتحكم في حركاته في عملية كتابة وقراءة المعلومات بدقة شديدة. مرة أخرى ، يأتي مغناطيس دائم للإنقاذ. داخل القرص الصلب ، في المجال المغناطيسي لمغناطيس دائم ثابت ، يتحرك ملف يحمل تيارًا متصلًا بالرأس.

عندما يتم تطبيق تيار على الملف الرئيسي ، فإن المجال المغناطيسي لهذا التيار ، اعتمادًا على قيمته ، يصد الملف من المغناطيس الدائم بشكل أو بآخر ، في اتجاه أو آخر ، وبالتالي يبدأ الرأس في التحرك وبدقة عالية. يتم التحكم في هذه الحركة بواسطة متحكم دقيق.

محامل مغناطيسية في الكهرباء

لتحسين كفاءة الطاقة ، تقوم بعض البلدان ببناء تخزين الطاقة الميكانيكية للشركات. هذه محولات كهروميكانيكية تعمل على مبدأ تخزين الطاقة بالقصور الذاتي في شكل طاقة حركية لحذافة دوارة ، ما يسمى تخزين الطاقة الحركية.

على سبيل المثال ، طورت ATZ في ألمانيا وحدة تخزين طاقة حركية 20 ميجا جول بقوة 250 كيلو وات ، وتبلغ كثافة الطاقة المحددة حوالي 100 واط / كجم. مع وزن دولاب الموازنة 100 كجم أثناء الدوران بسرعة 6000 دورة في الدقيقة ، يحتاج الهيكل الأسطواني بقطر 1.5 متر إلى محامل عالية الجودة. نتيجة لذلك ، يتم إجراء المحمل السفلي ، بالطبع ، على أساس المغناطيس الدائم.