Dlaczego turbiny wiatrowe są bardziej popularne?

Ludzie na ogół akceptują turbiny wiatrowe jako główne źródło energii tylko dlatego, że są źródłem czystej energii, a zrównoważony rozwój środowiska jest od jakiegoś czasu gorącym tematem. Fakt, że turbiny wiatrowe produkują wyłącznie czystą energię (nie emitują żadnych toksycznych substancji do środowiska) czyni je głównymi produktami energetyki i takimi pozostaną – a sednem tego celu jest istnienie magnesów trwałych (takich jak np. magnesy neodymowe). Magnesy neodymowe są rodzajem magnesów ziem rzadkich. Innym przykładem jest kombinacja neodymu, żelaza i boru. Turbiny te są wykorzystywane w projektowaniu turbin wiatrowych w celu obniżenia kosztów, zwiększenia niezawodności i znacznego zmniejszenia potrzeby ciągłej i kosztownej konserwacji.

Jak działają magnesy trwałe w turbinach wiatrowych?

Działanie generatorów turbin wiatrowych opiera się na zasadach elektromagnetycznych, zwykle zgodnie z pierwszą zasadą elektromagnetyczną opracowaną przez Michaela Faradaya w 1831 r. Kiedy przewodnik elektryczny obraca się w polu magnetycznym, generuje elektryczność. Kiedy łopatki turbiny obracają się zgodnie z kierunkiem wiatru, w polu magnetycznym magnesów trwałych w turbinie pojawia się indukcja elektromagnetyczna w celu wytworzenia energii elektrycznej. Generator podłączony do wału turbiny wiatrowej będzie poruszał łopatami. Przekształcony w energię elektryczną. Jednak magnes trwały w turbinie wiatrowej nie wykorzystuje pierścienia ślizgowego stosowanego w elektromagnesie, ale wykorzystuje pole magnetyczne silnego magnesu ziem rzadkich.

Jaka jest różnica między elektromagnesem a magnesem trwałym?

W przeciwieństwie do elektromagnesów, magnesy trwałe nie wymagają zewnętrznego źródła zasilania. Główna różnica między stosowaniem elektromagnesów i magnesów trwałych w turbinach wiatrowych polega na tym, że elektromagnesy wymagają pierścieni ślizgowych do zasilania elektromagnesów, podczas gdy magnesy trwałe nie. Podobnie skrzynie biegów wymagają ciągłej konserwacji, co może znacznie zwiększyć koszty.

Zadaniem skrzyni biegów jest przekształcenie niskiej prędkości wału turbiny w wyższą prędkość wymaganą przez generator indukcyjny do wytwarzania energii elektrycznej, ale skrzynia biegów spowoduje tarcie i zmniejszy wydajność. Na przykład, stosując magnesy neodymowe zamiast elektromagnesów, możemy zwiększyć wydajność turbin, zmniejszyć wydajność i obniżyć koszty konserwacji.

Wielkowymiarowe spiekane magnesy NdFeB są wykorzystywane głównie do produkcji turbin wiatrowych z napędem bezpośrednim lub półbezpośrednim z magnesami trwałymi. Zastosowanie wysokowydajnego neodymu żelazowo-borowego zmniejsza wagę turbiny wiatrowej, czyniąc konserwację łatwiejszą i wydajniejszą. Dlatego turbiny wiatrowe z napędem bezpośrednim z magnesami trwałymi są trendem rozwojowym turbin wiatrowych w przyszłości.

Ze względu na złe warunki pracy generatora turbiny wiatrowej na otwartej przestrzeni, takiej jak morze, dysza itp., istnieje wiele wymagań dla magnesu.

①Wysoka remanencja:Zasada wytwarzania energii przez turbinę wiatrową polega na wykorzystaniu napędzanych wiatrem łopat do napędzania wirnika zawierającego układ magnesów trwałych w celu generowania energii elektrycznej poprzez efekt indukcji elektromagnetycznej w uzwojeniu stojana (przewodniku). Wielkość indukowanej siły elektromotorycznej generowanej na obu końcach uzwojenia jest proporcjonalna do gęstości strumienia magnetycznego (indukcji magnetycznej) Bg generowanej przez wielkogabarytowy spiekany układ magnesów NdFeB w szczelinie powietrznej, a ten Bg jest proporcjonalny do pierwiastka kwadratowego maksymalnego iloczynu energii magnetycznej magnesu trwałego. Dlatego iloczyn wysokiej energii magnetycznej materiału jest jednym z parametrów realizowanych przez generator.

② Wysoka koercja: Gdy generator wiatrowy pracuje, magnes stały zostanie rozmagnesowany przez zmienne odwrotne pole magnetyczne generowane przez uzwojenie. Dlatego generator wiatrowy wymaga, aby magnes stały miał wystarczającą koercję, aby wytrzymać silne odwrotne rozmagnesowanie.

③Wysoka temperatura pracy:Turbina wiatrowa powinna pracować w zakresie 120-40-40, a magnes musi mieć niską nieodwracalną stratę w tym zakresie temperatur roboczych, aby zapewnić normalną pracę turbiny wiatrowej.

④Inne właściwości fizyczne:

Odporność na korozję:Środowisko atmosferyczne turbin wiatrowych również uległo znacznym zmianom. Niektóre miejsca są mokre; morze jest nie tylko mokre, ale także słone; czasami atmosfera może zawierać pewne zasady lub kwasy. Wszystkie powyższe będą miały pewien korozyjny wpływ na wielkogabarytowy spiekany magnes NdFeB, zmniejszając w ten sposób magnetyzm, a nawet całkowicie niszcząc magnes w ciężkich przypadkach. W celu zapewnienia normalnej pracy turbiny wiatrowej w ciągu 20 lat wymagane jest, aby magnes nie powodował znacznego rozmagnesowania w ciągu 20 lat. Jednym z czynników rozmagnesowania jest to, że magnes może ulegać różnego rodzaju korozji. Dlatego magnes wymaga wysokiej odporności na korozję i odpowiedniej obróbki powierzchni w celu ochrony przed korozją. 

Odporność na uderzenia: Turbina wiatrowa będzie nieuchronnie wibrować podczas pracy, zwłaszcza przy silnym wietrze, sam silnik będzie wytwarzał silne wibracje, co wymaga utrzymania integralności magnesu i stabilnej wydajności magnetycznej w przypadku długotrwałych wibracji.

Przewodność cieplna:Podczas pracy turbiny wiatrowej magnes będzie generował ciepło z powodu prądów wirowych w metalowym materiale magnesu. Aby obniżyć temperaturę magnesu, przewodność cieplna materiału magnesu powinna być jak najwyższa. Redukcja prądów wirowych polega głównie na zmniejszeniu rezystancji powierzchniowej.

Dziękujemy za przeczytanie naszego artykułu i mamy nadzieję, że pomoże on w lepszym zrozumieniu najczęściej używanych magnesów neodymowych z metali ziem rzadkich. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o magnesach trwałych, zapraszamy do odwiedzenia naszej stronyMagnesy BEARHEARTpo więcej informacji. 

Możemy dostarczyć wysokiej jakości magnesy trwałe, takie jak magnesy neodymowe, magnesy ferrytowe i montaż magnetyczny w bardzo konkurencyjnej cenie. Wszelkie zapytania i zamówienia są mile widziane.