ما هي استخدامات المغناطيسات الدائمة

تعتمد محركات الحث الكهربائية على تفاعل المجال المغناطيسي بين مجال مغناطيسي ثابت ومجال مغناطيسي متغير لتوليد حركة دورانية. يتم هذا بواسطة العناصر الأساسية التالية:

1. المجال المغناطيسي الثابت: يتم توليده في الدائرة الحلقية الخارجية للمحرك ويتم توجيهه في اتجاه محور المحرك. يتم استخدام مغناطيسات دائمة لتوليد هذا المجال المغناطيسي.

2. المجال المغناطيسي المتغير: يتم توليده في الدائرة الحلقية الداخلية للمحرك باستخدام تيار متردد تمريري. يتم توجيه هذا المجال المغناطيسي في اتجاه عكسي للمجال المغناطيسي الثابت.

3. العوامل الدورانية: تستخدم في توليد الحركة الدورانية في المحرك. يتم توجيه هذه العوامل في اتجاه المجال المغناطيسي المتغير وتوليد عزم دوراني على المحرك.

باستخدام تلك العوامل وبعض الأساليب الأخرى، يتم إنشاء المحركات الحثية والتي تستخدم في العديد من التطبيقات، بما في ذلك محركات أجهزة الكمبيوتر والأدوات الكهربائية المنزلية وغيرها.

ميزات استخدام المغناطيسية الكهربائية في توليد الكهرباء:

1. عمر الخدمة الطويل: يتيح الحقل المغناطيسي الدائم والتغييرات المتكررة في القوة الكهربية المستمرة لمحولات التيار الكهربائي توفير الكهرباء لفترة طويلة من الزمن.

2. تكلفة منخفضة: تلك التقنية تستخدم المغناطيس الدائم في الأساس وله إرسالًا عاليًا وتكلفة تصنيع أقل بكثير.

3. استخدامات متعددة: يمكن استخدام المغناطيسات الكهربائية في العديد من التطبيقات الكهربائية الصناعية والتجارية، مثل أجهزة الكمبيوتر والهواتف الذكية والطابعات والأدوات الكهربائية وغيرها.

4. عدم انتاج غازات الدفيئة: يستخدم نظام المغناطيسية الكهربائية أساسيًا بعض المواد المسببة للتلوث.

عيوب استخدام المغناطيسية الكهربائية في توليد الكهرباء:

1. المحولات الكهربائية ضخمة: بسبب القوة الكبيرة للمغناطيسية الكهربائية، فإن المحولات الكهربائية ستكون ضخمة وسيكون من الصعب العثور على المساحات المناسبة للتثبيت والتشغيل.

2. عملية التبريد: يمكن أن تتسبب الطاقة الحرارية الكهربائية في إنتاج حرارة كافية لقتل المكونات الإلكترونية للمحولات الكهربائية. لذلك، يجب على النظام الكهربائي توليد وتوصيل الماء البارد أو الغاز من أجل تبريد المحولات الكهربائية.

3. الصيانة الدورية: قد تحتاج المحولات الكهربائية إلى الصيانة الدورية والإعادة التأهيل كل بضع سنوات من أجل الاحتفاظ بأدائها المثلى وتوفير الطاقة الكهربائية.

تقنيات المغناطيس الدائم في محركات الكهرباء تشمل:

1- المغناطيس الدائم المتحرك: حيث يوجد مغناطيس دائم واحد في الداخل وآخر في الخارج، وهذا يسمح بتوليد قوة دافعة عند تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حركية.

2- المغناطيس الدائم المزدوج: حيث يتكون المحرك من مغناطيسين دائمين متجاورين، ويدورون معًا مما يسمح بتوليد قوة دافعة أكبر.

3- المغناطيس الدائم القابل للتعديل: حيث يمكن تعديل قوة المغناطيس الدائم لتناسب الحمولة المطلوبة.

4- المغناطيس الدائم الفائق: هذا المحرك يستخدم مغناطيسات دائمة قوية جدًا، ويوفر تحسينًا كبيرًا في الكفاءة والأداء العالي للمحرك.

تقنيات المغناطيس الدائم تعتبر أكثر كفاءة وأقل استهلاكًا للطاقة من حيث التشغيل بالمقارنة مع التقنيات الأخرى. وتستخدم بشكل متزايد في الصناعات التي تتطلب كفاءة عالية وتحمل عالي.

تستخدم المغناطيسية الكهربائية في التحكم في المحركات الكهربائية من خلال تخليق حقول مغناطيسية قابلة للتحكم لتحريك الدوار الخاص بالمحرك. يتم استخدام مغناطيسات دائمة أو ملفات ملفوفة بأسلاك لخلق هذه الحقول. يتم تغذية الكهرباء في هذه الملفات وتوليد حقول مغناطيسية ثابتة أو متغيرة تحرك الدوار. يمكن التحكم في تيار الكهرباء والجهد الكهربائي المطبق على الملفات لتحديد سرعة واتجاه الدوران والتحكم في عزم الدوران. يستخدم هذا النوع من التحكم بشكل عام في المحركات ذات السرعات المتغيرة مثل محركات السيارات الكهربائية ومحركات المضخات والمراوح وغيرها.

يتم استخدام الحث المغناطيسي والحث الذاتي في المحركات الكهربائية لتوليد الحركة.

– الحث المغناطيسي يعتمد على الاستخدام الخارجي للمغناطيسية حيث تتم إدارة الحث بواسطة مغناطيس دائم أو كهربائي مخارج من الخارج، في حين يتوقف الحث عند إيقاف التيار.
– ، الحث الذاتي يعتمد على القوة الناتجة عن الأسلاك الكهربائية في الملف والتي تولد مجال مغناطيسي وتتيح إمكانية دفع الملف وإدارته. عندما يتم تركيب ملف له حث ذاتي في دائرة تيار متناوب ، فإن تغيرات التيار تولد تيارًا كهربائيًا جديدًا في الملف ، ويوفر هذا التيار الكهربائي حقلًا مغناطيسيًا ناتج عن تفاعل الحث الذاتي بين الملف والتيار، وسيستمر بحركة دون الحاجة إلى مغناطيس خارجي يمتطي الدوار.

بشكل عام، يعد الحث المغناطيسي أسهل في الاستخدام والتحكم به ، فهو يستخدم مغناطيس دائم أو كهربائي مخارج من الخارج ، بينما يكون الحث الذاتي كثيرًا ما يستخدم عندما يتم استخدام الأسلاك في التطبيقات الصناعية والصيانة لأنه يحتاج إلى المزيد من المعالجة والتحكم.

تطبيقات المغناطيسية الكهربائية هي شتى الإستخدامات العلمية والصناعية والطبية وتشمل:

1- الأجهزة الكهربائية: حيث يستخدم المغناطيس الدائم في المحركات الكهربائية ومولداتها.

2- النقل الكهربائي: يستخدم التيار الكهربائي عن طريق كابلات التوصيل لنقل الطاقة الكهربائية.

3- الإضاءة: تستخدم المصابيح الكهربائية لإنتاج الضوء عن طريق التيار الكهربائي.

4- الأمان الكهربائي: حيث يستخدم الحماية من الكهرباء الزائدة أو الفائضة في المنازل، وفي المصانع.

5- الاتصالات: يستخدم المغناطيس بكافة أنواعه في الهواتف الخلوية وغيرها من التقنيات الحديثة.

6- التشخيص الطبي: تستخدم تقنيات المغناطيس للتشخيص والعلاج في الطب الحديث، مثل التصوير بالقوة المغناطيسية.

7- التعدين: تستخدم التقنيات المغناطيسية في صناعة التعدين لفصل المعادن بطريقة فعالة واقتصادية.

المغناطيس الدائم في المحرك الكهربائي هو عبارة عن مغناطيس مصنوع من مادة مغناطيسية، مثل الحديد والبورون والنيوديميوم، ويستخدم في توليد الحقل المغناطيسي الثابت اللازم لحركة الدوران في المحرك الكهربائي. يتم تثبيت المغناطيس الدائم في الجزء الثابت من المحرك، وتدور حوله الأجزاء المتحركة، وهذا يؤدي إلى توليد تيار كهربائي في المواسير النحاسية التي تحيط بالمغناطيس الدائم، وبالتالي يتم تشغيل المحرك الكهربائي. يتم استخدام المغناطيس الدائم بشكل شائع في المحركات الكهربائية الصغيرة والمتوسطة الحجم.

تستخدم السيارات الكهربائية المغناطيسات في عدة أجزاء مختلفة. أحد استخدامات المغناطيسات هو في محرك السيارة الكهربائية نفسه. يتم استخدام مغناطيسات الدائم (عادة مصنوعة من سبائك النيوديميوم والحديد والبورون) لتوليد الحقل المغناطيسي الذي يدور به الدوران الكهربائي لتحويل الطاقة الكهربائية إلى حركة ميكانيكية.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام المغناطيسات في أنظمة الفرامل الكهربائية في السيارات الكهربائية. يتم استخدام مغناطيس قابل للتحكم لضبط قوة الفرامل وتحقيق الفرملة المطلوبة.

كما تستخدم المغناطيسات في نظام شحن البطارية للسيارات الكهربائية. يتم استخدام مولد المغناطيس الدائم لتوليد التيار الكهربائي اللازم لشحن بطارية السيارة وتشغيل الأجهزة الكهربائية الأخرى في السيارة.

باختصار ، تستخدم السيارات الكهربائية المغناطيسات في محركاتها وأنظمة الفرامل وأنظمة الشحن لضمان عملها بكفاءة وفعالية.

هناك عدة تقنيات لتحويل التيار الكهربائي المستمر إلى قوة حركية في المحركات الكهربائية، وتتضمن:

1. المحركات العادية: تستخدم المحركات العادية جزءا من الطاقة المدخلة لتحويل التيار الكهربائي المستمر إلى قوة حركية. وهي تستخدم في التطبيقات الصغيرة مثل المروحة والمضخات والأجهزة المنزلية.

2. المحركات العالية الكفاءة: تستخدم هذه المحركات تقنيات مثل العوامل الميكانيكية المزودة بالمغناطيس الدائم والتكييف الإلكتروني للسرعة، وهي تستخدم في التطبيقات الكبيرة مثل الصناعات والنقل.

3. محركات المغناطيس الدائم: هذه المحركات تستخدم مغناطيسات دائمة لتوفير القوة المحركة، وهي تسمح بتحسين الكفاءة والأداء.

4. المحركات الخطية: تستخدم هذه المحركات المجال المغناطيسي لتوليد الحركة، وتستخدم في التطبيقات التي تتطلب حركة خطية مثل المصاعد والقطارات الخفيفة.

5. تقنية العاكسات: تستخدم هذه التقنية لتحويل التيار الكهربائي المستمر إلى تيار كهربائي متردد ، ويتم التحكم في سرعة المحرك باستخدام وحدة تحكم إلكترونية. وهي تستخدم في تطبيقات عالية القدرة مثل الصناعات والطاقة المتجددة.