¿Por qué las turbinas eólicas son más populares?

La gente generalmente acepta las turbinas eólicas como la principal fuente de energía solo porque son una fuente de energía limpia, y la sostenibilidad ambiental ha sido un tema candente durante algún tiempo. El hecho de que los aerogeneradores solo produzcan energía limpia (no emitan ninguna sustancia tóxica al medio ambiente) los convierte en los principales productos de la industria eléctrica, y se mantendrán, y el núcleo de este propósito es la existencia de imanes permanentes (como imanes de neodimio). Los imanes de neodimio son un tipo de imán de tierras raras. Otro ejemplo es la combinación de neodimio-hierro-boro. Estas turbinas se utilizan en el diseño de turbinas eólicas para reducir costos, aumentar la confiabilidad y reducir en gran medida la necesidad de un mantenimiento continuo y costoso.

¿Cómo funcionan los imanes permanentes en los aerogeneradores?

El funcionamiento de los aerogeneradores se basa en principios electromagnéticos, normalmente siguiendo el primer principio electromagnético diseñado por Michael Faraday en 1831. Cuando un conductor eléctrico gira en un campo magnético, genera electricidad. Cuando las palas de la turbina giran en la dirección del viento, se produce una inducción electromagnética en el campo magnético de los imanes permanentes de la turbina para generar electricidad. Un generador conectado al eje del aerogenerador moverá las palas. Convertido en energía eléctrica. Sin embargo, el imán permanente en la turbina eólica no usa el anillo deslizante usado en el electroimán, sino que usa el campo magnético de un fuerte imán de tierras raras.

¿Cuál es la diferencia entre electroimán e imán permanente?

A diferencia de los electroimanes, los imanes permanentes no requieren ninguna fuente de alimentación externa. La principal diferencia entre el uso de electroimanes e imanes permanentes en turbinas eólicas es que los electroimanes requieren anillos deslizantes para alimentar los electroimanes, mientras que los imanes permanentes no. Asimismo, las cajas de engranajes requieren un mantenimiento continuo, lo que puede aumentar significativamente los costos.

La función de la caja de engranajes es convertir la baja velocidad del eje de la turbina en la velocidad más alta requerida por el generador de inducción para generar electricidad, pero la caja de engranajes causará fricción y reducirá el rendimiento. Por ejemplo, al usar imanes de neodimio en lugar de electroimanes, podemos aumentar la eficiencia de las turbinas, reducir la eficiencia y reducir los costos de mantenimiento.

Imanes NdFeB sinterizados de gran tamaño se utilizan principalmente para fabricar aerogeneradores de imanes permanentes de accionamiento directo o semidirecto. El uso de neodimio hierro boro de alto rendimiento reduce el peso del aerogenerador, haciendo que el mantenimiento sea más fácil y eficiente. Por lo tanto, las turbinas eólicas de accionamiento directo de imanes permanentes son la tendencia de desarrollo de las turbinas eólicas en el futuro.

Debido a las malas condiciones de trabajo del aerogenerador al aire libre, como la playa, la tobera, etc., existen muchos requisitos para el imán.

①Alta remanencia:El principio de la generación de energía con turbinas eólicas es utilizar palas impulsadas por el viento para impulsar el rotor que contiene la matriz de imanes permanentes para generar electricidad a través del efecto de inducción electromagnética en el devanado del estator (conductor). La magnitud de la fuerza electromotriz inducida generada en ambos extremos del devanado es proporcional a la densidad de flujo magnético (inducción magnética) Bg generada por la matriz de imanes NdFeB sinterizados de gran tamaño en el entrehierro, y esta Bg es proporcional a la raíz cuadrada del producto de máxima energía magnética del imán permanente. Por lo tanto, el producto de alta energía magnética del material es uno de los parámetros perseguidos por el generador.

②Alta coercitividad: Cuando el generador de viento está funcionando, el imán permanente será desmagnetizado por el campo magnético inverso alterno generado por el devanado. Por lo tanto, el generador eólico requiere que el imán permanente tenga suficiente coercitividad para resistir una fuerte desmagnetización inversa.

③Alta temperatura de trabajo:La turbina eólica debe funcionar en el rango de 120-40-40, y se requiere que el imán tenga una pérdida irreversible baja dentro de este rango de temperatura de trabajo para garantizar el funcionamiento normal de la turbina eólica.

④Otras propiedades físicas:

Resistencia a la corrosión:El entorno atmosférico de las turbinas eólicas también ha cambiado mucho. Algunos lugares están mojados; el mar no solo es húmedo, sino también salado; a veces la atmósfera puede contener algo de álcali o ácido. Todo lo anterior tendrá un cierto efecto corrosivo en el imán NdFeB sinterizado de gran tamaño, reduciendo así el magnetismo e incluso destruyendo completamente el imán en casos severos. Para garantizar el funcionamiento normal del aerogenerador en un plazo de 20 años, se requiere que el imán no produzca una desmagnetización significativa en un plazo de 20 años. Uno de los factores de la desmagnetización es que el imán puede sufrir diversas corrosiones. Por lo tanto, el imán requiere una alta resistencia a la corrosión y un tratamiento superficial adecuado para la protección contra la corrosión. 

Resistencia al impacto: La turbina eólica inevitablemente vibrará durante la operación, especialmente bajo viento fuerte, el motor en sí mismo producirá una fuerte vibración, lo que requiere que el imán mantenga su integridad y un rendimiento magnético estable bajo la vibración a largo plazo.

Conductividad térmica:Durante el funcionamiento de la turbina eólica, el imán generará calor debido a la corriente de Foucault en el material metálico del imán. Para reducir la temperatura del imán, la conductividad térmica del material del imán debe ser lo más alta posible. La reducción de la corriente de Foucault depende principalmente de la reducción de la resistencia superficial.

Gracias por leer nuestro artículo y esperamos que pueda ayudarlo a comprender mejor los imanes de neodimio de tierras raras más utilizados. Si desea obtener más información sobre los imanes permanentes, le recomendamos que visiteImanes OSO CORAZÓNpara más información. 

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