Miksi tuuliturbiinit ovat suositumpia?

Yleisesti ottaen ihmiset hyväksyvät tuulivoimalat päävoimanlähteeksi vain siksi, että ne ovat puhdas energialähde, ja ympäristön kestävyys on ollut kuuma puheenaihe jo jonkin aikaa. Se, että tuuliturbiinit tuottavat vain puhdasta energiaa (eivät päästä ympäristöön myrkyllisiä aineita), tekee niistä energiateollisuuden päätuotteita, ja ne pysyvät – ja tämän tarkoituksen ydin on kestomagneettien olemassaolo (esim. neodyymimagneetit). Neodyymimagneetit ovat eräänlainen harvinaisten maametallien magneetti. Toinen esimerkki on neodyymi-rauta-boori-yhdistelmä. Näitä turbiineja käytetään tuuliturbiinien suunnittelussa kustannusten vähentämiseksi, luotettavuuden lisäämiseksi ja jatkuvan ja kalliin ylläpidon tarpeen vähentämiseksi.

Miten kestomagneetit toimivat tuulivoimaloissa?

Tuuliturbiinigeneraattoreiden toiminta perustuu sähkömagneettisiin periaatteisiin, jotka noudattavat yleensä Michael Faradayn vuonna 1831 suunnittelemaa ensimmäistä sähkömagneettista periaatetta. Kun sähköjohdin pyörii magneettikentässä, se tuottaa sähköä. Kun turbiinin siivet pyörivät tuulen suuntaan, turbiinissa olevien kestomagneettien magneettikentässä tapahtuu sähkömagneettista induktiota sähkön tuottamiseksi. Tuuliturbiinin akseliin kytketty generaattori liikuttaa siipiä. Muunnetaan sähköenergiaksi. Tuuliturbiinin kestomagneetti ei kuitenkaan käytä sähkömagneetissa käytettyä liukurengasta, vaan käyttää vahvan harvinaisen maametallin magneetin magneettikenttää.

Mitä eroa sähkömagneetin ja kestomagneetin välillä on?

Toisin kuin sähkömagneetit, kestomagneetit eivät vaadi ulkoista virtalähdettä. Suurin ero sähkömagneettien ja kestomagneettien käytön välillä tuuliturbiineissa on se, että sähkömagneetit vaativat liukurenkaita sähkömagneettien tehostamiseksi, kun taas kestomagneetit eivät. Samoin vaihteistot vaativat jatkuvaa huoltoa, mikä voi nostaa kustannuksia merkittävästi.

Vaihteiston tehtävänä on muuntaa turbiinin akselin alhainen nopeus suuremmaksi nopeudeksi, jota induktiogeneraattori vaatii sähkön tuottamiseksi, mutta vaihteisto aiheuttaa kitkaa ja vähentää suorituskykyä. Esimerkiksi käyttämällä neodyymimagneetteja sähkömagneettien sijaan voimme lisätä turbiinien hyötysuhdetta, vähentää tehokkuutta ja alentaa ylläpitokustannuksia.

Suurikokoiset sintratut NdFeB-magneetit käytetään pääasiassa kestomagneettisuora- tai puolisuorakäyttöisten tuuliturbiinien valmistukseen. Tehokkaan neodyymirautaboorin käyttö vähentää tuuliturbiinin painoa, mikä tekee huollosta helpompaa ja tehokkaampaa. Siksi kestomagneettiset suoravetoiset tuuliturbiinit ovat tuuliturbiinien kehitystrendi tulevaisuudessa.

Tuuliturbiinigeneraattorin huonoista työolosuhteista johtuen ulkoilmassa, kuten meren rannalla, hormi jne., magneetille on monia vaatimuksia.

①Suuri pysyvyys:Tuuliturbiinin sähköntuotannon periaate on käyttää tuulivetoisia siipiä kestomagneettiryhmän sisältävän roottorin käyttämiseksi sähkön tuottamiseksi staattorikäämin (johtimen) sähkömagneettisen induktiovaikutuksen kautta. Käämin molemmissa päissä syntyvän indusoidun sähkömotorisen voiman suuruus on verrannollinen magneettivuon tiheyteen (magneettinen induktio) Bg, jonka ilmavälissä tuottaa suurikokoinen sintrattu NdFeB-magneettiryhmä, ja tämä Bg on verrannollinen neliöjuureen kestomagneetin suurimmasta magneettisesta energiatuloksesta. Siksi materiaalin korkean magneettisen energian tuote on yksi generaattorin tavoittelemista parametreista.

②Korkea pakotuskyky: Kun tuuligeneraattori on käynnissä, kestomagneetti demagnetisoituu käämin tuottaman käänteisen magneettikentän vaikutuksesta. Siksi tuuligeneraattori vaatii kestomagneetin riittävän koersitiivisuuden kestämään voimakasta käänteistä demagnetisaatiota.

③ Korkea työlämpötila:Tuuliturbiinin tulee toimia alueella 120-40-40, ja magneetilta vaaditaan pieni palautumaton häviö tällä käyttölämpötila-alueella, jotta tuulivoimalan normaali toiminta voidaan varmistaa.

④ Muut fyysiset ominaisuudet:

Korroosionkestävyys:Myös tuuliturbiinien ilmakehä on muuttunut suuresti. Jotkut paikat ovat märkiä; meri ei ole vain märkä, vaan myös suolainen; joskus ilmakehä voi sisältää alkalia tai happoa. Kaikilla edellä mainituilla on tietty syövyttävä vaikutus suurikokoiseen sintrattuihin NdFeB-magneettiin, mikä vähentää magnetismia ja jopa tuhoaa magneetin vakavissa tapauksissa. Tuuliturbiinin normaalin toiminnan varmistamiseksi 20 vuoden sisällä edellytetään, että magneetti ei aiheuta merkittävää demagnetisoitumista 20 vuoden kuluessa. Yksi demagnetisoitumisen tekijöistä on, että magneetti voi altistua erilaisille korroosioille. Siksi magneetti vaatii korkeaa korroosionkestävyyttä ja asianmukaista pintakäsittelyä korroosiosuojaa varten. 

Iskunkestävyys: Tuuliturbiini tärisee väistämättä käytön aikana, varsinkin kovalla tuulella, moottori itse tuottaa voimakasta tärinää, mikä vaatii magneetin säilyttämään eheytensä ja vakaan magneettisen suorituskyvyn pitkäaikaisessa tärinässä.

Lämmönjohtokyky:Tuuliturbiinin toiminnan aikana magneetti tuottaa lämpöä metallimagneettimateriaalissa olevan pyörrevirran takia. Magneetin lämpötilan alentamiseksi magneettimateriaalin lämmönjohtavuuden tulee olla mahdollisimman korkea. Pyörrevirran pieneneminen riippuu pääasiassa pintaresistanssin pienentämisestä.

Kiitos artikkelimme lukemisesta ja toivomme, että se auttaa sinua ymmärtämään paremmin yleisimmin käytetyt harvinaisten maametallien neodyymimagneetit. Jos haluat oppia lisää kestomagneeteista, suosittelemme vierailemaanBEARHEART magneetitLisätietoja. 

Voimme tarjota korkealaatuisia kestomagneetteja, kuten neodyymimagneetteja, ferriittimagneetteja ja magneettikokoonpanoa erittäin kilpailukykyiseen hintaan. Kaikki tiedustelut ja tilaukset ovat tervetulleita.