การใช้แม่เหล็กถาวรในงานวิศวกรรมไฟฟ้าและพลังงาน

ทุกวันนี้ แม่เหล็กถาวรพบการใช้งานที่มีประโยชน์ในหลายด้านของชีวิตมนุษย์ บางครั้งเราไม่สังเกตเห็นการมีอยู่ของพวกเขา อย่างไรก็ตาม ในเกือบทุกอพาร์ทเมนต์ในเครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆ และอุปกรณ์เชิงกล หากคุณดูดีๆ คุณจะพบว่า แม่เหล็กถาวร… เครื่องโกนหนวดไฟฟ้าและลำโพง เครื่องเล่นวิดีโอและนาฬิกาแขวน โทรศัพท์มือถือและเตาไมโครเวฟ ประตูตู้เย็น ในที่สุด — แม่เหล็กถาวรสามารถพบได้ทุกที่

ใช้ในอุปกรณ์ทางการแพทย์และอุปกรณ์การวัด ในเครื่องมือต่างๆ และในอุตสาหกรรมยานยนต์ ในมอเตอร์กระแสตรง ในระบบอะคูสติก ในเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือน และในสถานที่อื่นๆ อีกหลายแห่ง เช่น วิศวกรรมวิทยุ เครื่องมือ ระบบอัตโนมัติ เทเลเมคานิกส์ ฯลฯ . — ไม่มีพื้นที่ใดที่จะสมบูรณ์ได้หากปราศจากการใช้แม่เหล็กถาวร

โซลูชันเฉพาะที่ใช้แม่เหล็กถาวรสามารถแสดงรายการได้ไม่รู้จบ แต่หัวข้อของบทความนี้จะเป็นภาพรวมโดยย่อของการประยุกต์ใช้แม่เหล็กถาวรในวิศวกรรมไฟฟ้าและพลังงาน

มอเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ตั้งแต่สมัยของ Oersted และ Ampere เป็นที่ทราบกันอย่างกว้างขวางว่าสายไฟและแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีกระแสไฟฟ้ามีปฏิสัมพันธ์กับสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวร เครื่องยนต์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจำนวนมากใช้หลักการนี้ คุณไม่จำเป็นต้องไปไกลสำหรับตัวอย่าง พัดลมในแหล่งจ่ายไฟของคอมพิวเตอร์มีโรเตอร์และสเตเตอร์

ใบพัดใบพัดเป็นโรเตอร์ที่มีแม่เหล็กถาวรเรียงเป็นวงกลม และสเตเตอร์เป็นแกนกลางของแม่เหล็กไฟฟ้า การกลับขั้วแม่เหล็กของสเตเตอร์ วงจรอิเล็กทรอนิกส์สร้างเอฟเฟกต์ของการหมุนสนามแม่เหล็กของสเตเตอร์ หลังจากสนามแม่เหล็กของสเตเตอร์พยายามดึงดูดให้หมุนตามโรเตอร์แม่เหล็ก - พัดลมหมุน การหมุนฮาร์ดดิสก์ทำในลักษณะเดียวกันและทำงานในลักษณะเดียวกัน สเต็ปเปอร์มอเตอร์หลายตัว.

แม่เหล็กถาวรยังพบที่ของมันในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสสำหรับกังหันลมในประเทศเป็นหนึ่งในพื้นที่ที่นำไปใช้

บนเส้นรอบวงของสเตเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีขดลวดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งระหว่างการทำงานของกังหันลมจะถูกข้ามโดยสนามแม่เหล็กสลับของการเคลื่อนที่ (ภายใต้การกระทำของลมพัดบนใบมีด) แม่เหล็กถาวรของโรเตอร์ กำลังส่ง กฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า, สายไฟของขดลวดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าตัดผ่านแม่เหล็กกระแสตรงในวงจรผู้บริโภค

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดังกล่าวไม่เพียงใช้ในกังหันลมเท่านั้น แต่ยังใช้กับรุ่นอุตสาหกรรมบางรุ่นซึ่งมีการติดตั้งแม่เหล็กถาวรบนโรเตอร์แทนขดลวดกระตุ้น ข้อได้เปรียบของการแก้ปัญหาด้วยแม่เหล็กคือความเป็นไปได้ที่จะได้รับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีความเร็วต่ำ

อุปกรณ์และกลไกของแม่เหล็กไฟฟ้า

วี เครื่องวัดไฟฟ้าเหนี่ยวนำเชิงกล จานตัวนำจะหมุนในสนามแม่เหล็กถาวร กระแสไฟที่ใช้ผ่านแผ่นดิสก์ ทำปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรและแผ่นดิสก์จะหมุน

ยิ่งกระแสสูง ความเร็วของการหมุนของดิสก์ก็จะยิ่งสูงขึ้น เนื่องจากแรงบิดถูกสร้างขึ้นโดยแรง Lorentz ที่กระทำต่ออนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่ภายในดิสก์ที่ด้านข้างของสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวร ในความเป็นจริงมันเป็นเคาน์เตอร์ มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ พลังงานต่ำพร้อมแม่เหล็กสเตเตอร์

ในการวัดกระแสไฟอ่อนให้ใช้ กัลวาโนมิเตอร์ — อุปกรณ์ตรวจวัดที่มีความไวสูง ที่นี่ แม่เหล็กรูปเกือกม้าทำปฏิกิริยากับขดลวดขนาดเล็กที่มีกระแสไฟฟ้าซึ่งแขวนอยู่ในช่องว่างระหว่างขั้วของแม่เหล็กถาวร

การโก่งตัวของขดลวดระหว่างการวัดเกิดจากแรงบิดที่เกิดจากการเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่เกิดขึ้นเมื่อกระแสไหลผ่านขดลวด ด้วยวิธีนี้ การโก่งตัวของขดลวดจะเป็นสัดส่วนกับค่าของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่เกิดขึ้นในช่องว่าง และตามด้วยกระแสในตัวนำขดลวด สำหรับการเบี่ยงเบนเล็กน้อย สเกลของกัลวาโนมิเตอร์จะเป็นแบบเส้นตรง

แม่เหล็กถาวรในเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือน

แน่นอนว่ามีเตาไมโครเวฟในครัวของคุณ และมีแม่เหล็กถาวรมากถึงสองตัวอยู่ในนั้น เพื่อสร้าง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ช่วงไมโครเวฟติดตั้งในไมโครเวฟ แมกนีตรอน… ภายในแมกนีตรอน อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ในสุญญากาศจากแคโทดไปยังแอโนด และในกระบวนการเคลื่อนที่ของพวกมัน วิถีการเคลื่อนที่ของพวกมันจะต้องโค้งงอเพื่อให้เรโซเนเตอร์ของแอโนดตื่นเต้นอย่างเพียงพอ

เพื่อให้วิถีโคจรของอิเล็กตรอนโค้งงอ แม่เหล็กถาวรแบบวงแหวนจะติดตั้งด้านบนและด้านล่างของห้องสุญญากาศของแมกนีตรอน สนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรทำให้วิถีโคจรของอิเล็กตรอนโค้งงอ ทำให้เกิดกระแสน้ำวนอันทรงพลังซึ่งกระตุ้นรีโซเนเตอร์ ซึ่งจะสร้างคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไมโครเวฟเพื่อให้ความร้อนแก่อาหาร

เพื่อให้หัวฮาร์ดดิสก์อยู่ในตำแหน่งที่แม่นยำ การเคลื่อนไหวในกระบวนการเขียนและอ่านข้อมูลจะต้องได้รับการควบคุมและควบคุมอย่างแม่นยำมาก แม่เหล็กถาวรมาช่วยอีกครั้ง ภายในฮาร์ดไดรฟ์ ในสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรที่อยู่กับที่ ขดลวดนำกระแสไฟฟ้าจะเชื่อมต่อกับการเคลื่อนที่ของหัว

เมื่อจ่ายกระแสให้กับขดลวดหลัก สนามแม่เหล็กของกระแสนี้จะขับไล่ขดลวดจากแม่เหล็กถาวรมากหรือน้อยในทิศทางเดียวหรืออีกทางหนึ่ง ซึ่งขึ้นอยู่กับค่าของขดลวด ดังนั้นหัวจะเริ่มเคลื่อนที่ด้วยความแม่นยำสูง การเคลื่อนไหวนี้ควบคุมโดยไมโครคอนโทรลเลอร์

ตลับลูกปืนแม่เหล็กในไฟฟ้า

เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน บางประเทศกำลังสร้างที่เก็บพลังงานเชิงกลสำหรับธุรกิจ สิ่งเหล่านี้คือตัวแปลงไฟฟ้าที่ทำงานบนหลักการของการเก็บพลังงานเฉื่อยในรูปของพลังงานจลน์ของมู่เล่หมุนซึ่งเรียกว่า การเก็บพลังงานจลน์.

ตัวอย่างเช่น ในเยอรมนี ATZ ได้พัฒนาหน่วยเก็บพลังงานจลน์ 20 MJ ที่มีกำลัง 250 กิโลวัตต์ และความหนาแน่นของพลังงานจำเพาะอยู่ที่ประมาณ 100 Wh / kg ด้วยน้ำหนักมู่เล่ 100 กก. ขณะหมุนด้วยความเร็ว 6,000 รอบต่อนาที โครงสร้างทรงกระบอกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.5 เมตรจึงต้องการตลับลูกปืนคุณภาพสูง เป็นผลให้ตลับลูกปืนด้านล่างถูกสร้างขึ้นโดยใช้แม่เหล็กถาวร