L'utilisation des aimants permanents dans l'électrotechnique et l'énergie

Aujourd'hui, les aimants permanents trouvent des applications utiles dans de nombreux domaines de la vie humaine. Parfois, nous ne remarquons pas leur présence, cependant, dans presque tous les appartements dans divers appareils électriques et dans des appareils mécaniques, si vous regardez attentivement, vous pouvez trouver aimant permanent… Rasoir électrique et haut-parleur, lecteur vidéo et horloge murale, téléphone portable et four à micro-ondes, porte de réfrigérateur, enfin — les aimants permanents se trouvent partout.

Ils sont utilisés dans les équipements médicaux et les équipements de mesure, dans divers instruments et dans l'industrie automobile, dans les moteurs à courant continu, dans les systèmes acoustiques, dans les appareils électroménagers et dans de très nombreux autres domaines : ingénierie radio, instruments, automatisation, télémécanique, etc. . — aucune de ces zones n'est complète sans l'utilisation d'aimants permanents.

Les solutions spécifiques utilisant des aimants permanents peuvent être énumérées à l'infini, mais le sujet de cet article sera un bref aperçu de plusieurs applications des aimants permanents dans l'électrotechnique et l'énergie.

Moteurs électriques et générateurs

Depuis l'époque d'Oersted et d'Ampère, il est bien connu que les fils porteurs de courant et les électroaimants interagissent avec le champ magnétique d'un aimant permanent. De nombreux moteurs et générateurs fonctionnent sur ce principe. Vous n'avez pas besoin d'aller loin pour trouver des exemples. Le ventilateur de l'alimentation de votre ordinateur a un rotor et un stator.

Une roue à aubes est un rotor avec des aimants permanents disposés en cercle, et le stator est le noyau d'un électroaimant. Inversant la magnétisation du stator, le circuit électronique crée l'effet de faire tourner le champ magnétique du stator, après que le champ magnétique du stator, essayant d'être attiré vers lui, suit le rotor magnétique - le ventilateur tourne. La rotation du disque dur se fait de manière similaire et fonctionne de manière similaire de nombreux moteurs pas à pas.

Les aimants permanents ont également trouvé leur place dans les groupes électrogènes. Les générateurs synchrones pour les éoliennes domestiques, par exemple, sont l'un des domaines d'application.

Sur la circonférence du stator du générateur se trouvent des bobines de générateur qui, pendant le fonctionnement de l'éolienne, sont traversées par le champ magnétique alternatif du déplacement (sous l'action du vent soufflant sur les pales) des aimants permanents du rotor. Soumission la loi de l'induction électromagnétique, les fils des enroulements du générateur traversés par les aimants à courant continu dans le circuit consommateur.

De tels générateurs sont utilisés non seulement dans les éoliennes, mais également dans certains modèles industriels, où des aimants permanents sont installés sur le rotor au lieu de la bobine d'excitation. L'avantage des solutions à aimants est la possibilité d'obtenir un générateur à faible vitesse nominale.

Dispositifs et mécanismes magnétoélectriques

V compteurs d'électricité à induction mécanique le disque conducteur tourne dans le champ d'un aimant permanent. Le courant de consommation, traversant le disque, interagit avec le champ magnétique de l'aimant permanent et le disque tourne.

Plus le courant est élevé, plus la vitesse de rotation du disque est élevée, car le couple est créé par la force de Lorentz agissant sur les particules chargées en mouvement à l'intérieur du disque du côté du champ magnétique d'un aimant permanent. En fait, c'est un tel compteur Moteur à courant alternatif faible puissance avec aimant de stator.

Pour mesurer les courants faibles, utilisez galvanomètres — appareils de mesure très sensibles. Ici, l'aimant en fer à cheval interagit avec une petite bobine conductrice de courant qui est suspendue dans l'espace entre les pôles de l'aimant permanent.

La déviation de la bobine pendant la mesure est due au couple généré par l'induction magnétique qui se produit lorsque le courant traverse la bobine. De cette manière, la déflexion de la bobine s'avère proportionnelle à la valeur de l'induction magnétique résultante dans l'entrefer et, par conséquent, au courant dans le conducteur de la bobine. Pour les petits écarts, l'échelle du galvanomètre est linéaire.

Aimants permanents dans les appareils électroménagers

Il y a sûrement un four à micro-ondes dans votre cuisine. Et il y a jusqu'à deux aimants permanents dedans. Générer ondes électromagnétiques Cuisinière à micro-ondes installée dans le micro-ondes magnétron… A l'intérieur du magnétron, les électrons se déplacent dans le vide de la cathode à l'anode, et au cours de leur mouvement, leur trajectoire doit être incurvée pour que les résonateurs de l'anode soient suffisamment excités.

Pour courber la trajectoire des électrons, des aimants permanents annulaires sont montés au-dessus et au-dessous de la chambre à vide du magnétron. Le champ magnétique des aimants permanents courbe les trajectoires des électrons de sorte qu'un puissant vortex d'électrons se produit, ce qui excite les résonateurs, qui à leur tour génèrent des ondes électromagnétiques micro-ondes pour chauffer les aliments.

Pour que la tête de disque dur soit positionnée avec précision, ses mouvements dans le processus d'écriture et de lecture des informations doivent être contrôlés et contrôlés de manière très précise. Une fois de plus, un aimant permanent vient à la rescousse. À l'intérieur du disque dur, dans le champ magnétique d'un aimant permanent fixe, une bobine conductrice de courant connectée à la tête se déplace.

Lorsqu'un courant est appliqué à la bobine principale, le champ magnétique de ce courant, selon sa valeur, repousse plus ou moins la bobine de l'aimant permanent, dans un sens ou dans l'autre, ainsi la tête commence à bouger et avec une grande précision. Ce mouvement est contrôlé par un microcontrôleur.

Paliers magnétiques en électricité

Pour améliorer l'efficacité énergétique, certains pays construisent des systèmes de stockage d'énergie mécanique pour les entreprises. Il s'agit de convertisseurs électromécaniques fonctionnant sur le principe du stockage d'énergie inertielle sous forme d'énergie cinétique d'un volant d'inertie en rotation, dits stockage d'énergie cinétique.

Par exemple, en Allemagne, ATZ a développé une unité de stockage d'énergie cinétique de 20 MJ avec une puissance de 250 kW, et la densité d'énergie spécifique est d'environ 100 Wh/kg. Avec un volant d'inertie de 100 kg tournant à une vitesse de 6 000 tr/min, une structure cylindrique d'un diamètre de 1,5 mètre nécessite des roulements de haute qualité. En conséquence, le palier inférieur est bien sûr fabriqué à base d'aimants permanents.