磁性材料：节能减排大显身手
能源是人类社会活动的物质基础,也是推动社会发展的基本条件之一。当今世界面临的人口增加、耕地减少、环境污染等问题,引起了各国的极大关注。保护人类赖以生存的自然环境和资源是全世界都共同关心的课题。然而目前的环境问题大都是由对能源资源的利用所引起的,所以合理开发利用自然资源,大力发展可再生的新能源和节能新技术刻不容缓。磁性材料在环境保护及节
能减排中发挥着重要作用。
磁性材料是电能应用最好最节能的恒磁场
今天,我们生活在电气化时代。但是电能是如何得到的？一般说来,电能是从其他能量如热能、水的动能、风能、原子能等转换成电能的,即先将这些能量通过热机或水力机转换为机械(动)能,再把机械能转换为电能。这种将机械能转换为电能的机械称为发电机。在电能应用中,很多是应用于动力机械,就是将电能转换为机械(动)能。将电能转换为机械动能的机械称为电动机。
不管是机械能转换成电能,还是电能转换成机械能,均离不开电磁场,而磁性材料是最好最节能的恒磁场。为了减少电能在长途传送途中的损失,必须将电能的电压提高、电流减小,这就需要把电压升高的升压变压器,或称高压变压器。当电能经高压输送到使用地后,为了使用方便和用电安全,又必须把高压电的电压降低。这就需要把电压降低的降压变压器,或称低压变压器。不论升压变压器或降压变压器都离不开磁的应用。
1.发电机的应用。发电机是由磁铁系统、在磁性材料上绕有电流线圈的电枢和使电枢转动的转动机械构成的。发电机工作时,转动机械使电枢旋转,电枢上的线圈在磁铁系统产生的磁场中旋转,切割磁场的磁力线时,由于电磁感应作用原理,便会在线圈中产生感应电动势,电流线圈为通路时便会产生电流。这样发电机便开始发电了。
2.电动机的应用。电动机的构造是同发电机的构造相似的,也是由磁铁系统、在磁性材料上绕有电流线圈的电枢和使电枢转动的转动机械构成的。但电动机工作时,是从外部电源|稳压器在电枢的电流线圈中通过电流,根据电动机作用原理,电枢便会受磁场作用而转动。
3.变压器的应用。变压器的构造是在磁性材料制成的磁芯上绕上两组通电流的线圈,称为绕组,其中一组是输入电流,称为输入绕组或称初级绕组;另一组是输出电流,称为输出绕组或称次级绕组。输入电压和电流通过电磁感应使变压器磁芯磁化,磁化的变压器磁芯又通过电磁感应使次级绕组产生输出电压和电流。根据电磁感应原理,输入电压与输出电压之比同输入绕组匝数与输出绕组匝数成正比,而输入电流与输出电流之比则同输入绕组匝数与输出绕组匝数成反比。配电变压器的损耗是最大的问题,目前国外广泛应用非晶配电变压器取代硅钢配电变压器,前者的空载损耗比后者降低70%-80%,这在很大程度上提高了电力分配中的效率并降低了电力分配中的损失,从而节约了大量的发电量。发电量的节约意味着发电燃料的节省,相应的也减小了温室气体的排放量,从而保护了环境。
抗电磁干扰与环保汽车离不开磁性材料
现在各种电气设备中广泛采用开关电源,而开关电源导通和关断时产生共模噪声干扰,也称电磁污染。
因产生的电磁波对各类电器的干扰,造成环境电磁污染,国外已经把绿色环保提到首位,禁止出售无电磁兼容和抗电磁干扰的电器。
通常可在电源输入端增加一个磁性电感,消除或抑制外界共模噪声干扰通过电源线进入开关电源,同时也可以防止开关电源内产生的共模噪声干扰进入电网。当今,照明节能领域中广泛使用电子节能灯,其电子镇流的开关功率管和整流管快速变化的高压切换电流和脉冲短路电流会引起噪声干扰。解决这一问题的有效措施是采用磁性非线性电感来抑制整流管反向恢复电流的尖峰,即在整流管回路中串联一个磁性非线性饱和电感。
现在汽车的发展,加重了电磁环境污染,汽车电子系统越高级、越复杂,电磁兼容问题就越突出,可以说汽车是流动的电磁污染源。汽车有数量多达70个由众多的模块和元器件构成的控制单元,在工作时都很容易产生或受到电磁噪声的干扰。汽车有很多噪声源,如刮水器电动机、燃油泵、火花点火线圈、空调启动器、交流发电机线缆连接的间歇切断,以及某些无线电子设备,如手机和寻呼机等。为了确保汽车电子系统的不受相互干扰和抑制产生的电磁干扰,必须采取有效措施,对抗电磁干扰来说,锰锌系高磁导率软磁铁氧体则是最适合的材料。
