MAGNABEND - FUNKSIONIMI I QARKUT
Dosja prej fletë metalike Magnabend është projektuar si një elektromagnet shtrëngues DC.
Qarku më i thjeshtë që kërkohet për të drejtuar bobinën elektromagnetike përbëhet vetëm nga një ndërprerës dhe një ndreqës urë:
Figura 1: Qarku minimal:
Duhet të theksohet se çelësi ON/OFF është i lidhur në anën AC të qarkut.Kjo lejon që rryma e mbështjelljes induktive të qarkullojë nëpër diodat në ndreqësin e urës pas fikjes derisa rryma të kalojë në mënyrë eksponenciale në zero.
(Diodat në urë veprojnë si dioda "fly-back").
Për funksionim më të sigurt dhe më të përshtatshëm, është e dëshirueshme që të keni një qark që siguron një kyçje me 2 duar dhe gjithashtu shtrëngim me 2 faza.Kyçja me 2 duar ndihmon për të siguruar që gishtat nuk mund të kapen nën shiritin e kapëses dhe kapja e shkallëzuar jep një fillim më të butë dhe gjithashtu lejon që njëra dorë të mbajë gjërat në vend derisa të aktivizohet para-fiksimi.
Figura 2: Qarku me kyçje dhe shtrëngim me 2 faza:
Kur shtypet butoni START, një tension i vogël furnizohet në bobinën e magnetit nëpërmjet kondensatorit AC duke prodhuar kështu një efekt shtrëngimi të lehtë.Kjo metodë reaktive e kufizimit të rrymës në spirale nuk përfshin shpërndarje të konsiderueshme të energjisë në pajisjen kufizuese (kondensatorin).
Mbërthimi i plotë arrihet kur të dy çelësi që funksionon me Bending Beam dhe butoni START përdoren së bashku.
Në mënyrë tipike, butoni START do të shtyhej së pari (me dorën e majtë) dhe më pas doreza e rrezes së përkuljes do të tërhiqej me dorën tjetër.Mbërthimi i plotë nuk do të ndodhë nëse nuk ka disa mbivendosje në funksionimin e 2 çelësave.Megjithatë, pasi të vendoset shtrëngimi i plotë, nuk është e nevojshme të mbani të mbajtur butonin START.
Magnetizmi i mbetur
Një problem i vogël por domethënës me makinën Magnabend, si me shumicën e elektromagnetëve, është problemi i magnetizmit të mbetur.Kjo është sasia e vogël e magnetizmit që mbetet pasi magneti të fiket.Kjo bën që shufrat e kapëseve të mbeten të mbërthyer dobët në trupin e magnetit, duke e bërë kështu të vështirë heqjen e pjesës së punës.
Përdorimi i hekurit të butë magnetikisht është një nga shumë mënyrat e mundshme për të kapërcyer magnetizmin e mbetur.
Megjithatë, ky material është i vështirë për t'u marrë në madhësi stok dhe gjithashtu është fizikisht i butë që do të thotë se do të dëmtohej lehtësisht në një makinë përkulëse.
Përfshirja e një hendeku jomagnetik në qarkun magnetik është ndoshta mënyra më e thjeshtë për të reduktuar magnetizmin e mbetur.Kjo metodë është efektive dhe është mjaft e lehtë për t'u arritur në një trup magnetik të fabrikuar - thjesht përfshini një copë kartoni ose alumini me trashësi rreth 0,2 mm midis shtyllës së përparme dhe pjesës së bërthamës përpara se të bashkoni pjesët e magnetit së bashku.E meta kryesore e kësaj metode është se hendeku jomagnetik zvogëlon fluksin e disponueshëm për shtrëngim të plotë.Gjithashtu, nuk është e thjeshtë të inkorporohet boshllëku në një trup magnetik me një pjesë siç përdoret për dizajnin e magnetit të tipit E.
Një fushë e kundërt e animit, e prodhuar nga një spirale ndihmëse, është gjithashtu një metodë efektive.Por ai përfshin kompleksitet shtesë të pajustifikuar në prodhimin e spirales dhe gjithashtu në qarkun e kontrollit, megjithëse u përdor shkurtimisht në një dizajn të hershëm Magnabend.
Një lëkundje e kalbur ("kumbues") është konceptualisht një metodë shumë e mirë për demagnetizimin.
Këto foto oshiloskopi përshkruajnë tensionin (gjurmën e sipërme) dhe rrymën (gjurmën e poshtme) në një spirale Magnabend me një kondensator të përshtatshëm të lidhur nëpër të për ta bërë atë të lëkundet vetë.(Furnizimi me AC është fikur afërsisht në mes të figurës).
Fotografia e parë është për një qark të hapur magnetik, që është pa kapëse në magnet.Fotografia e dytë është për një qark magnetik të mbyllur, domethënë me një kapëse me gjatësi të plotë në magnet.
Në foton e parë tensioni shfaq lëkundje të kalbur (kumbues) dhe po ashtu edhe rryma (gjurmë më e ulët), por në foton e dytë tensioni nuk lëkundet dhe rryma as që arrin të kthehet fare.Kjo do të thotë se nuk do të ketë lëkundje të fluksit magnetik dhe rrjedhimisht nuk do të ketë anulim të magnetizmit të mbetur.
Problemi është se magneti është shumë i lagur, kryesisht për shkak të humbjeve të rrymës vorbull në çelik, dhe për këtë arsye për fat të keq kjo metodë nuk funksionon për Magnabend.
Lëkundjet e detyruara janë një ide tjetër.Nëse magneti është shumë i amortizuar për t'u vetëlëkundur, atëherë ai mund të detyrohet të lëkundet nga qarqet aktive që furnizojnë energji sipas nevojës.Kjo është hetuar tërësisht edhe për Magnabendin.E meta e tij kryesore është se përfshin qark tepër të komplikuar.
Demagnetizimi me impuls të kundërt është metoda që ka rezultuar më kosto-efektive për Magnabend.Detajet e këtij dizajni përfaqësojnë punën origjinale të kryer nga Magnetic Engineering Pty Ltd. Një diskutim i detajuar vijon:
DEMAGNETIZIMI I PULSEVE TË REVERSEVE
Thelbi i kësaj ideje është ruajtja e energjisë në një kondensator dhe më pas lirimi i saj në spirale menjëherë pasi magneti të fiket.Polariteti duhet të jetë i tillë që kondensatori të induktojë një rrymë të kundërt në spirale.Sasia e energjisë së ruajtur në kondensator mund të përshtatet që të jetë e mjaftueshme për të anuluar magnetizmin e mbetur.(Shumë energji mund ta teprojë dhe të rimagnetizojë magnetin në drejtim të kundërt).
Një avantazh tjetër i metodës së pulsit të kundërt është se prodhon demagnetizim shumë të shpejtë dhe një çlirim pothuajse të menjëhershëm të kapëses nga magneti.Kjo është për shkak se nuk është e nevojshme të prisni që rryma e spirales të kalojë në zero përpara se të lidhni pulsin e kundërt.Me aplikimin e pulsit, rryma e mbështjelljes detyrohet të zero (dhe më pas në të kundërt) shumë më shpejt sesa do të kishte qenë prishja e saj normale eksponenciale.
Figura 3: Qarku themelor i pulsit të kundërt
Tani, normalisht, vendosja e një kontakti ndërprerës midis ndreqësit dhe spirales magnetike "po luan me zjarrin".
Kjo është për shkak se një rrymë induktive nuk mund të ndërpritet papritmas.Nëse është, atëherë kontaktet e çelësit do të harkohen dhe çelësi do të dëmtohet ose madje do të shkatërrohet plotësisht.(Ekuivalenti mekanik do të ishte përpjekja për të ndaluar papritmas një volant).
Kështu, çfarëdo qarku që të krijohet, ai duhet të sigurojë një rrugë efektive për rrymën e spirales në çdo kohë, duke përfshirë disa milisekonda ndërsa kontakti i çelësit ndryshon.
Qarku i mësipërm, i cili përbëhet nga vetëm 2 kondensatorë dhe 2 dioda (plus një kontakt rele), arrin funksionet e ngarkimit të kondensatorit të ruajtjes në një tension negativ (në lidhje me anën e referencës së spirales) dhe gjithashtu siguron një rrugë alternative për spiralen. aktuale ndërsa kontakti i rele është në lëvizje.
Si punon:
Gjerësisht D1 dhe C2 veprojnë si një pompë ngarkimi për C1 ndërsa D2 është një diodë kapëse e cila mban pikën B të mos shkojë pozitive.
Ndërsa magneti është i ndezur, kontakti i stafetës do të lidhet me terminalin e tij "normalisht të hapur" (NO) dhe magneti do të bëjë punën e tij normale për të shtrënguar fletë metalike.Pompa e karikimit do të ngarkojë C1 drejt një tensioni negativ maksimal të barabartë në madhësi me tensionin maksimal të spirales.Tensioni në C1 do të rritet në mënyrë eksponenciale, por do të ngarkohet plotësisht brenda rreth 1/2 e sekondës.
Më pas mbetet në atë gjendje derisa makina të fiket.
Menjëherë pas fikjes, stafeta qëndron brenda për një kohë të shkurtër.Gjatë kësaj kohe, rryma e spirales shumë induktive do të vazhdojë të qarkullojë përmes diodave në ndreqësin e urës.Tani, pas një vonese prej rreth 30 milisekonda, kontakti i stafetës do të fillojë të ndahet.Rryma e spirales nuk mund të kalojë më përmes diodave ndreqës, por në vend të kësaj gjen një shteg përmes C1, D1 dhe C2.Drejtimi i kësaj rryme është i tillë që do të rrisë më tej ngarkesën negative në C1 dhe do të fillojë të ngarkojë gjithashtu C2.
Vlera e C2 duhet të jetë mjaft e madhe për të kontrolluar shkallën e rritjes së tensionit në kontaktin e stafetës së hapjes për të siguruar që një hark të mos formohet.Një vlerë prej rreth 5 mikro-farad për amp të rrymës së spirales është e përshtatshme për një rele tipik.
Figura 4 më poshtë tregon detajet e formave valore që ndodhin gjatë gjysmës së dytë të parë pas fikjes.Rampa e tensionit e cila kontrollohet nga C2 është qartë e dukshme në gjurmën e kuqe në mes të figurës, etiketuar "Rele contact on the fly".(Koha aktuale e fluturimit mund të konkludohet nga kjo gjurmë; është rreth 1.5 ms).
Sapo armatura e stafetës ulet në terminalin e saj NC, kondensatori i ruajtjes i ngarkuar negativisht lidhet me spiralen e magnetit.Kjo nuk e kthen menjëherë rrymën e spirales, por rryma tani po kalon "përpjetë" dhe kështu ajo detyrohet shpejt në zero dhe drejt një piku negativ që ndodh rreth 80 ms pas lidhjes së kondensatorit të ruajtjes.(Shih Figurën 5).Rryma negative do të shkaktojë një fluks negativ në magnet i cili do të anulojë magnetizmin e mbetur dhe kapëse dhe pjesa e punës do të çlirohen shpejt.
Figura 4: Format e valëve të zgjeruara
Figura 5: Format e valëve të tensionit dhe rrymës në spiralen magnetike
Figura 5 më sipër përshkruan format e valëve të tensionit dhe rrymës në spiralen e magnetit gjatë fazës së para-ngjeshjes, fazës së mbylljes së plotë dhe fazës së çmagnetizimit.
Mendohet se thjeshtësia dhe efektiviteti i këtij qarku demagnetizues do të thotë se ai do të gjejë aplikim në elektromagnetët e tjerë që kanë nevojë për çmagnetizim.Edhe nëse magnetizmi i mbetur nuk është një problem, ky qark mund të jetë ende shumë i dobishëm për të zhvendosur rrymën e spirales në zero shumë shpejt dhe për rrjedhojë të japë lëshim të shpejtë.
Qarku praktik Magnabend:
Konceptet e qarkut të diskutuar më sipër mund të kombinohen në një qark të plotë me një bllokim me 2 duar dhe me demagnetizim me impuls të kundërt, siç tregohet më poshtë (Figura 6):
Figura 6: Qarku i kombinuar
Ky qark do të funksionojë, por për fat të keq është disi jo i besueshëm.
Për të marrë funksionim të besueshëm dhe jetëgjatësi më të gjatë të ndërprerësit, është e nevojshme të shtoni disa komponentë shtesë në qarkun bazë, siç tregohet më poshtë (Figura 7):
Figura 7: Qarku i kombinuar me përmirësime
SW1:
Ky është një çelës izolues me 2 pole.Është shtuar për lehtësi dhe përputhshmëri me standardet elektrike.Është gjithashtu e dëshirueshme që ky ndërprerës të përfshijë një dritë treguese neoni për të treguar statusin ON/OFF të qarkut.
D3 dhe C4:
Pa D3 mbërthimi i stafetës nuk është i besueshëm dhe varet disi nga faza e formës valore të rrjetit në momentin e funksionimit të çelësit të rrezes së përkuljes.D3 paraqet një vonesë (zakonisht 30 mili sekonda) në daljen nga stafeta.Kjo e kapërcen problemin e mbylljes dhe është gjithashtu e dobishme që të ketë një vonesë të braktisjes pak para fillimit të pulsit demagnetizues (më vonë gjatë ciklit).C4 siguron bashkimin AC të qarkut të stafetës, i cili përndryshe do të ishte një qark i shkurtër gjysmëvalë kur shtypej butoni START.
THERM.NDËRKONI:
Ky çelës e ka strehën e tij në kontakt me trupin e magnetit dhe do të hapet qark nëse magneti nxehet shumë (>70 C).Vendosja e tij në seri me spiralen e stafetës do të thotë që ajo duhet të kalojë vetëm rrymën e vogël përmes spirales së stafetës dhe jo rrymën e plotë të magnetit.
R2:
Kur shtypet butoni START, stafeta tërhiqet brenda dhe më pas do të ketë një rrymë në nxitim e cila ngarkon C3 nëpërmjet ndreqësit të urës, C2 dhe diodës D2.Pa R2 nuk do të kishte rezistencë në këtë qark dhe rryma e lartë që rezulton mund të dëmtojë kontaktet në çelësin START.
Gjithashtu, ekziston një gjendje tjetër e qarkut ku R2 ofron mbrojtje: Nëse çelësi i rrezes së përkuljes (SW2) lëviz nga terminali NO (ku do të mbante rrymën e plotë të magnetit) në terminalin NC, atëherë shpesh do të formohej një hark dhe nëse Ndërprerësi START ishte ende duke u mbajtur në këtë kohë, atëherë C3 në fakt do të ishte qark i shkurtër dhe, në varësi të tensionit në C3, atëherë kjo mund të dëmtonte SW2.Megjithatë përsëri R2 do ta kufizonte këtë rrymë të qarkut të shkurtër në një vlerë të sigurt.R2 ka nevojë vetëm për një vlerë të ulët të rezistencës (zakonisht 2 ohms) në mënyrë që të sigurojë mbrojtje të mjaftueshme.
Varistor:
Varistori, i cili është i lidhur midis terminaleve AC të ndreqësit, normalisht nuk bën asgjë.Por nëse ka një tension të lartë në rrjet (për shembull - për shkak të një goditjeje të afërt rrufeje), atëherë varistori do të thithë energjinë në rritje dhe do të parandalojë që rritja e tensionit të dëmtojë ndreqësin e urës.
R1:
Nëse butoni START do të shtypej gjatë një impulsi çmagnetizues, atëherë kjo ka të ngjarë të shkaktonte një hark në kontaktin e stafetës, i cili nga ana tjetër do të lidhte praktikisht qarkun e shkurtër C1 (kondensatorin e ruajtjes).Energjia e kondensatorit do të hidhet në qarkun e përbërë nga C1, ndreqësi i urës dhe harku në rele.Pa R1 ka shumë pak rezistencë në këtë qark dhe kështu rryma do të ishte shumë e lartë dhe do të mjaftonte për të bashkuar kontaktet në rele.R1 ofron mbrojtje në këtë eventualitet (disi të pazakontë).
Shënim special për zgjedhjen e R1:
Nëse eventualiteti i përshkruar më sipër ndodh, atëherë R1 do të thithë pothuajse të gjithë energjinë që është ruajtur në C1, pavarësisht nga vlera aktuale e R1.Ne duam që R1 të jetë i madh në krahasim me rezistencat e tjera të qarkut, por i vogël në krahasim me rezistencën e spirales Magnabend (përndryshe R1 do të zvogëlonte efektivitetin e pulsit demagnetizues).Një vlerë prej rreth 5 deri në 10 ohmë do të ishte e përshtatshme, por çfarë vlerësimi të fuqisë duhet të ketë R1?Ajo që vërtet duhet të specifikojmë është fuqia e pulsit, ose vlerësimi i energjisë së rezistencës.Por kjo karakteristikë zakonisht nuk specifikohet për rezistorët e fuqisë.Rezistencat e fuqisë me vlerë të ulët zakonisht janë të lidhura me tela dhe ne kemi përcaktuar se faktori kritik për t'u kërkuar në këtë rezistencë është sasia e telit aktual të përdorur në ndërtimin e tij.Ju duhet të hapni një rezistencë mostër dhe të matni matësin dhe gjatësinë e telit të përdorur.Nga kjo llogaritni volumin total të telit dhe më pas zgjidhni një rezistencë me të paktën 20 mm3 tela.
(Për shembull, një rezistencë 6,8 ohm/11 vat nga RS Components u zbulua se kishte një vëllim teli prej 24 mm3).
Për fat të mirë, këta komponentë shtesë janë të vegjël në madhësi dhe kosto dhe kështu shtojnë vetëm disa dollarë në koston e përgjithshme të elektricitetit Magnabend.
Ekziston një pjesë shtesë e qarkut që ende nuk është diskutuar.Kjo kapërcen një problem relativisht të vogël:
Nëse butoni START shtypet dhe nuk pasohet nga tërheqja e dorezës (që përndryshe do të jepte shtrëngim të plotë), atëherë kondensatori i ruajtjes nuk do të ngarkohet plotësisht dhe pulsi çmagnetizues që rezulton me lëshimin e butonit START nuk do ta demagnetizojë plotësisht makinën. .Kapëse do të mbetet më pas e mbërthyer në makinë dhe kjo do të ishte një telash.
Shtimi i D4 dhe R3, i paraqitur me blu në Figurën 8 më poshtë, ushqen një formë vale të përshtatshme në qarkun e pompës së ngarkimit për të siguruar që C1 të ngarkohet edhe nëse nuk zbatohet shtrëngimi i plotë.(Vlera e R3 nuk është kritike - 220 ohms/10 vat do t'i përshtateshin shumicës së makinave).
Figura 8: Qarku me Demagnetise vetëm pas "START":
Për më shumë informacion rreth komponentëve të qarkut, ju lutemi referojuni seksionit të komponentëve në "Ndërtoni Magnabendin tuaj"
Për qëllime referimi, diagramet e plotë të qarkut të makinerive 240 Volt AC, E-Type Magnabend të prodhuara nga Magnetic Engineering Pty Ltd janë paraqitur më poshtë.
Vini re se për funksionimin në 115 VAC do të duhet të modifikohen shumë vlera të komponentëve.
Magnetic Engineering ndërpreu prodhimin e makinerive Magnabend në 2003 kur biznesi u shit.
Shënim: Diskutimi i mësipërm kishte për qëllim të shpjegonte parimet kryesore të funksionimit të qarkut dhe jo të gjitha detajet janë mbuluar.Qarqet e plota të paraqitura më sipër përfshihen gjithashtu në manualet Magnabend të cilat janë të disponueshme diku tjetër në këtë faqe.
Duhet të theksohet gjithashtu se ne zhvilluam versione plotësisht të ngurta të këtij qarku që përdorën IGBT në vend të një stafetë për të ndërruar rrymën.
Qarku i gjendjes së ngurtë nuk është përdorur kurrë në asnjë makineri Magnabend, por është përdorur për magnet të veçantë që kemi prodhuar për linjat e prodhimit.Këto linja prodhimi zakonisht nxirrnin 5000 artikuj (si p.sh. një derë frigoriferi) në ditë.
Magnetic Engineering ndërpreu prodhimin e makinerive Magnabend në 2003 kur biznesi u shit.
Ju lutemi përdorni lidhjen Kontaktoni Alan në këtë faqe për të kërkuar më shumë informacion.