Penggunaan magnet permanen dalam teknik listrik dan energi

Saat ini, magnet permanen menemukan aplikasi yang berguna di banyak bidang kehidupan manusia. Kadang-kadang kita tidak memperhatikan kehadiran mereka, namun, di hampir setiap apartemen di berbagai peralatan listrik dan perangkat mekanis, jika Anda perhatikan dengan cermat, Anda dapat menemukannya magnet permanen… Alat cukur dan pengeras suara listrik, pemutar video dan jam dinding, ponsel dan oven microwave, pintu lemari es, akhirnya magnet permanen dapat ditemukan di mana-mana.

Mereka digunakan dalam peralatan medis dan alat ukur, di berbagai instrumen dan di industri otomotif, di motor DC, di sistem akustik, di peralatan listrik rumah tangga dan di banyak tempat lain: teknik radio, instrumen, otomatisasi, telemekanik, dll. . — tidak satu pun dari area ini yang lengkap tanpa menggunakan magnet permanen.

Solusi khusus menggunakan magnet permanen dapat didaftar tanpa henti, tetapi topik artikel ini akan menjadi gambaran singkat tentang beberapa aplikasi magnet permanen dalam teknik kelistrikan dan energi.

Motor listrik dan generator

Sejak zaman Oersted dan Ampere, telah diketahui secara luas bahwa kabel dan elektromagnet pembawa arus berinteraksi dengan medan magnet magnet permanen. Banyak mesin dan generator bekerja berdasarkan prinsip ini. Anda tidak perlu pergi jauh untuk memberi contoh. Kipas di catu daya komputer Anda memiliki rotor dan stator.

Baling-baling impeler adalah rotor dengan magnet permanen yang disusun dalam lingkaran, dan stator adalah inti dari elektromagnet. Membalikkan magnetisasi stator, rangkaian elektronik menciptakan efek memutar medan magnet stator, setelah medan magnet stator, mencoba menariknya, mengikuti rotor magnet - kipas berputar. Rotasi hard disk dilakukan dengan cara yang sama dan bekerja dengan cara yang sama banyak motor stepper.

Magnet permanen juga menemukan tempatnya di generator listrik. Generator sinkron untuk turbin angin domestik, misalnya, adalah salah satu bidang yang diterapkan.

Di keliling stator generator terdapat kumparan generator, yang selama pengoperasian turbin angin dilintasi oleh medan magnet bolak-balik yang bergerak (di bawah aksi angin yang bertiup pada bilah) magnet permanen rotor. Mengirimkan hukum induksi elektromagnetik, kabel belitan generator dilintasi oleh magnet DC di sirkuit konsumen.

Generator semacam itu digunakan tidak hanya di turbin angin, tetapi juga di beberapa model industri, di mana magnet permanen dipasang di rotor alih-alih koil eksitasi. Keuntungan dari solusi dengan magnet adalah kemungkinan untuk mendapatkan generator dengan kecepatan nominal rendah.

Perangkat dan mekanisme magnetoelektrik

V meteran listrik induksi mekanik piringan penghantar berputar dalam medan magnet permanen. Arus konsumsi, melewati cakram, berinteraksi dengan medan magnet magnet permanen dan cakram berputar.

Semakin tinggi arus, semakin tinggi kecepatan putaran piringan, karena torsi diciptakan oleh gaya Lorentz yang bekerja pada partikel bermuatan yang bergerak di dalam piringan di sisi medan magnet magnet permanen. Faktanya, ini adalah penghitung seperti itu motor AC daya rendah dengan magnet stator.

Untuk mengukur arus lemah gunakan galvanometer — alat pengukur yang sangat sensitif. Di sini, magnet tapal kuda berinteraksi dengan kumparan pembawa arus kecil yang digantung di celah antara kutub magnet permanen.

Defleksi kumparan selama pengukuran disebabkan oleh torsi yang dihasilkan oleh induksi magnetik yang terjadi ketika arus mengalir melalui kumparan. Dengan cara ini, defleksi koil ternyata sebanding dengan nilai induksi magnet yang dihasilkan di celah dan, karenanya, dengan arus dalam konduktor koil. Untuk penyimpangan kecil, skala galvanometer adalah linier.

Magnet permanen pada peralatan listrik rumah tangga

Tentunya ada oven microwave di dapur Anda. Dan ada sebanyak dua magnet permanen di dalamnya. Untuk menghasilkan gelombang elektromagnetik Kisaran microwave dipasang di microwave magnetron… Di dalam magnetron, elektron bergerak dalam ruang hampa dari katoda ke anoda, dan dalam proses pergerakannya, lintasannya harus ditekuk agar resonator anoda tereksitasi dengan cukup kuat.

Untuk membengkokkan lintasan elektron, magnet permanen cincin dipasang di atas dan di bawah ruang vakum magnetron. Medan magnet magnet permanen menekuk lintasan elektron sehingga dihasilkan pusaran elektron yang kuat, yang menggairahkan resonator, yang pada gilirannya menghasilkan gelombang elektromagnetik gelombang mikro untuk memanaskan makanan.

Agar hard disk head diposisikan dengan tepat, pergerakannya dalam proses menulis dan membaca informasi harus dikontrol dan dikendalikan dengan sangat tepat. Sekali lagi, magnet permanen datang untuk menyelamatkan. Di dalam hard drive, di medan magnet magnet permanen stasioner, koil pembawa arus yang terhubung ke kepala bergerak.

Ketika arus dialirkan ke kumparan utama, medan magnet arus ini, tergantung pada nilainya, menolak kumparan dari magnet permanen lebih atau kurang, dalam satu arah atau lainnya, sehingga kepala mulai bergerak dan dengan presisi tinggi . Gerakan ini dikendalikan oleh mikrokontroler.

Bantalan magnetik dalam listrik

Untuk meningkatkan efisiensi energi, beberapa negara membangun penyimpanan energi mekanik untuk bisnis. Ini adalah konverter elektromekanis yang beroperasi berdasarkan prinsip penyimpanan energi inersia dalam bentuk energi kinetik dari roda gila yang berputar, yang disebut penyimpanan energi kinetik.

Misalnya, di Jerman ATZ telah mengembangkan unit penyimpanan energi kinetik 20 MJ dengan daya 250 kW, dan kerapatan energi spesifik sekitar 100 Wh/kg. Dengan berat roda gila 100 kg saat berputar pada kecepatan 6000 rpm, struktur silinder dengan diameter 1,5 meter membutuhkan bantalan berkualitas tinggi. Akibatnya, bantalan bawah dibuat, tentu saja, berdasarkan magnet permanen.