El uso de imanes permanentes en ingeniería eléctrica y energía.

Hoy en día, los imanes permanentes encuentran aplicaciones útiles en muchas áreas de la vida humana. A veces no notamos su presencia, sin embargo, en casi todos los apartamentos en varios aparatos eléctricos y en dispositivos mecánicos, si observa con cuidado, puede encontrar imán permanente… Afeitadora eléctrica y altavoz, reproductor de video y reloj de pared, teléfono móvil y horno microondas, puerta del refrigerador, finalmente, los imanes permanentes se pueden encontrar en todas partes.

Se utilizan en equipos médicos y equipos de medición, en varios instrumentos y en la industria automotriz, en motores de corriente continua, en sistemas acústicos, en electrodomésticos y en muchos, muchos otros lugares: ingeniería de radio, instrumentos, automatización, telemecánica, etc. . — ninguna de estas áreas está completa sin el uso de imanes permanentes.

Las soluciones específicas que utilizan imanes permanentes se pueden enumerar sin fin, pero el tema de este artículo será una breve descripción de varias aplicaciones de imanes permanentes en ingeniería eléctrica y energía.

Motores y generadores eléctricos

Desde la época de Oersted y Ampere, se sabe ampliamente que los cables y electroimanes que transportan corriente interactúan con el campo magnético de un imán permanente. Muchos motores y generadores funcionan según este principio. No tienes que ir muy lejos para encontrar ejemplos. El ventilador de la fuente de alimentación de su computadora tiene un rotor y un estator.

Un impulsor de paletas es un rotor con imanes permanentes dispuestos en un círculo, y el estator es el núcleo de un electroimán. Al invertir la magnetización del estator, el circuito electrónico crea el efecto de girar el campo magnético del estator, después de que el campo magnético del estator, tratando de ser atraído por él, sigue al rotor magnético: el ventilador gira. La rotación del disco duro se realiza de manera similar y funciona de manera similar muchos motores paso a paso.

Los imanes permanentes también han encontrado su lugar en los generadores de energía. Los generadores síncronos para turbinas eólicas domésticas, por ejemplo, son una de las áreas de aplicación.

En la circunferencia del estator del generador hay bobinas del generador, que durante el funcionamiento de la turbina eólica son atravesadas por el campo magnético alterno de los imanes permanentes del rotor en movimiento (bajo la acción del viento que sopla sobre las palas). Sumisión la ley de la inducción electromagnética, los cables de los devanados del generador cruzados por los imanes de CC en el circuito del consumidor.

Dichos generadores se utilizan no solo en turbinas eólicas, sino también en algunos modelos industriales, donde se instalan imanes permanentes en el rotor en lugar de la bobina de excitación. La ventaja de las soluciones con imanes es la posibilidad de obtener un generador con una velocidad nominal baja.

Dispositivos y mecanismos magnetoeléctricos.

V medidores de electricidad de inducción mecánica el disco conductor gira en el campo de un imán permanente. La corriente de consumo, al pasar por el disco, interactúa con el campo magnético del imán permanente y el disco gira.

Cuanto mayor sea la corriente, mayor será la velocidad de rotación del disco, ya que el par es creado por la fuerza de Lorentz que actúa sobre las partículas cargadas en movimiento dentro del disco en el lado del campo magnético de un imán permanente. De hecho, es un contador Motor AC baja potencia con imán de estator.

Para medir corrientes débiles use galvanómetros — dispositivos de medición muy sensibles. Aquí, el imán de herradura interactúa con una pequeña bobina portadora de corriente que está suspendida en el espacio entre los polos del imán permanente.

La deflexión de la bobina durante la medición se debe al par generado por la inducción magnética que ocurre cuando la corriente fluye a través de la bobina. De esta forma, la desviación de la bobina resulta ser proporcional al valor de la inducción magnética resultante en el entrehierro y, en consecuencia, a la corriente en el conductor de la bobina. Para pequeñas desviaciones, la escala del galvanómetro es lineal.

Imanes permanentes en electrodomésticos

Seguro que en tu cocina hay un horno microondas. Y hay tantos como dos imanes permanentes en él. Para generar ondas electromagnéticas Rango de microondas instalado en el microondas. magnetrón… Dentro del magnetrón, los electrones se mueven en el vacío desde el cátodo hasta el ánodo, y en el proceso de su movimiento, su trayectoria debe doblarse para que los resonadores del ánodo se exciten con suficiente fuerza.

Para doblar la trayectoria de los electrones, se montan anillos de imanes permanentes por encima y por debajo de la cámara de vacío del magnetrón. El campo magnético de los imanes permanentes desvía las trayectorias de los electrones de modo que se produce un poderoso vórtice de electrones que excita los resonadores, que a su vez generan ondas electromagnéticas de microondas para calentar la comida.

Para que el cabezal del disco duro se coloque con precisión, sus movimientos en el proceso de escritura y lectura de información deben controlarse y controlarse con mucha precisión. Una vez más, un imán permanente viene al rescate. Dentro del disco duro, en el campo magnético de un imán permanente estacionario, se mueve una bobina portadora de corriente conectada al cabezal.

Cuando se aplica una corriente a la bobina principal, el campo magnético de esta corriente, dependiendo de su valor, repele la bobina del imán permanente más o menos, en una dirección u otra, así la cabeza comienza a moverse y con gran precisión. Este movimiento es controlado por un microcontrolador.

Cojinetes magnéticos en electricidad.

Para mejorar la eficiencia energética, algunos países están construyendo almacenamiento de energía mecánica para las empresas. Estos son convertidores electromecánicos que funcionan según el principio de almacenamiento de energía inercial en forma de energía cinética de un volante giratorio, los llamados almacenamiento de energía cinética.

Por ejemplo, en Alemania ATZ ha desarrollado una unidad de almacenamiento de energía cinética de 20 MJ con una potencia de 250 kW, y la densidad de energía específica es de aproximadamente 100 Wh/kg. Con un peso de volante de 100 kg mientras gira a una velocidad de 6000 rpm, una estructura cilíndrica con un diámetro de 1,5 metros necesita rodamientos de alta calidad. Como resultado, el cojinete inferior está hecho, por supuesto, sobre la base de imanes permanentes.