MAGNABEND – KONTROLLI TÖÖ
Magnabendi lehtmetallist kaust on konstrueeritud alalisvoolu kinnituselektromagnetina.
Lihtsaim elektromagnetmähise käitamiseks vajalik vooluahel koosneb ainult lülitist ja sildalaldist:
Joonis 1: minimaalne vooluahel:
Tuleb märkida, et ON/OFF lüliti on ühendatud vooluahela vahelduvvoolu poolel.See võimaldab induktiivpooli voolul pärast väljalülitamist ringelda läbi sillaalaldi dioodide, kuni vool väheneb eksponentsiaalselt nullini.
(Silla dioodid toimivad "tagasilenduvate" dioodidena).
Ohutumaks ja mugavamaks tööks on soovitav vooluring, mis tagab kahe käega blokeeringu ja ka 2-astmelise kinnituse.2-käeline blokeering aitab tagada, et sõrmed ei jääks klambri alla ja astmeline kinnitus annab pehmema alguse ning võimaldab ka ühe käega asju paigal hoida, kuni eelkinnitus aktiveerub.
Joonis 2: Blokeeringu ja kaheastmelise kinnitusega vooluahel:
Kui vajutada nuppu START, antakse vahelduvvoolukondensaatori kaudu magnetmähisele väike pinge, mis tekitab kerge kinnitusefekti.See pooli voolu piiramise reaktiivne meetod ei hõlma piiravas seadmes (kondensaatoris) olulist võimsuse hajumist.
Täielik kinnitus saavutatakse, kui nii painutustalaga töötavat lülitit kui ka START nuppu kasutatakse koos.
Tavaliselt vajutatakse esmalt START nuppu (vasaku käega) ja seejärel tõmmatakse teise käega painutustala käepidet.Täielik klammerdamine ei toimu, kui 2 lülitit ei kattu.Kui aga täielik kinnitus on saavutatud, ei ole vaja START nuppu all hoida.
Jääkmagnetism
Väike, kuid oluline probleem Magnabendi masinaga, nagu enamiku elektromagnetitega, on jääkmagnetismi probleem.See on väike kogus magnetismi, mis jääb alles pärast magneti väljalülitamist.Selle tõttu jäävad klambrivardad magneti korpuse külge nõrgalt kinni, muutes tooriku eemaldamise keeruliseks.
Magnetiliselt pehme raua kasutamine on üks paljudest võimalikest meetoditest jääkmagnetismi ületamiseks.
Seda materjali on aga laosuuruses raske hankida ja see on ka füüsiliselt pehme, mis tähendab, et see saab painutusmasinas kergesti kahjustada.
Mittemagnetilise pilu lisamine magnetahelasse on ehk lihtsaim viis jääkmagnetismi vähendamiseks.See meetod on tõhus ja seda on valmistatud magnetkorpuses üsna lihtne saavutada – enne magneti osade ühendamist ühendage lihtsalt umbes 0,2 mm paksune papi või alumiiniumitükk näiteks esipooluse ja südamiku vahele.Selle meetodi peamiseks puuduseks on see, et mittemagnetiline vahe vähendab täielikuks kinnitamiseks saadaolevat voogu.Samuti ei ole lihtne lisada tühimikku ühes tükis magneti korpusesse, nagu seda kasutatakse E-tüüpi magneti disainis.
Tõhus meetod on ka abipooli tekitatud pöördnihkeväli.Kuid sellega kaasneb põhjendamatu lisakeerukus mähise valmistamisel ja ka juhtimisahelas, kuigi seda kasutati lühiajaliselt varases Magnabendi disainis.
Lagunev võnkumine ("helin") on kontseptuaalselt väga hea meetod demagnetiseerimiseks.
Need ostsilloskoobi fotod kujutavad pinget (ülemine jälg) ja voolu (alumine jälg) Magnabendi mähises, mille külge on ühendatud sobiv kondensaator, et see ise võnkuma hakkaks.(Vahelduvvoolu toide on umbes pildi keskel välja lülitatud).
Esimene pilt on avatud magnetahela jaoks, st ilma magneti klambrita.Teine pilt on suletud magnetahela jaoks, see tähendab, et magnetil on täispikk klamber.
Esimesel pildil näitab pinge vaibuvat võnkumist (helinat) ja ka voolu (alumine jälg), kuid teisel pildil pinge ei võngu ja vool ei jõua üldse tagasi pöörata.See tähendab, et magnetvoo võnkumist ja seega ka jääkmagnetismi tühistamist ei toimu.
Probleem on selles, et magnet on liiga tugevalt summutatud, peamiselt terases tekkivate pöörisvoolukadude tõttu ja seega kahjuks see meetod Magnabendi puhul ei tööta.
Sundvõnkumine on veel üks idee.Kui magnet on isevõnkumiseks liiga summutatud, võivad seda sundida võnkuma aktiivsed ahelad, mis varustavad energiat vastavalt vajadusele.Seda on ka Magnabendi puhul põhjalikult uuritud.Selle peamine puudus on see, et see hõlmab liiga keerulist vooluringi.
Pöördimpulss demagnetiseerimine on Magnabendi jaoks kõige kulutõhusamaks osutunud meetod.Selle kujunduse üksikasjad esindavad Magnetic Engineering Pty Ltd. tehtud originaaltööd. Järgneb üksikasjalik arutelu:
PÖÖRDIMPULSSI DEMAGNETISEERIMINE
Selle idee põhiolemus on salvestada energia kondensaatorisse ja seejärel vabastada see mähisesse vahetult pärast magneti väljalülitamist.Polaarsus peab olema selline, et kondensaator kutsuks mähises esile pöördvoolu.Kondensaatorisse salvestatud energia kogust saab kohandada nii, et see oleks jääkmagnetismi tühistamiseks piisav.(Liiga palju energiat võib sellega üle pingutada ja magneti uuesti magnetiseerida vastupidises suunas).
Pöördimpulssmeetodi veel üks eelis on see, et see tekitab väga kiire demagnetiseerimise ja peaaegu kohese klambri vabastamise magnetist.Seda seetõttu, et enne pöördimpulsi ühendamist ei ole vaja oodata, kuni pooli vool langeb nullini.Impulsi rakendamisel nullitakse pooli vool (ja seejärel tagurpidi) palju kiiremini, kui oleks olnud selle tavaline eksponentsiaalne vähenemine.
Joonis 3: Pöördimpulsi põhiahel
Nüüd tavaliselt "mängib tulega" lüliti kontakti asetamine alaldi ja magnetmähise vahele.
Seda seetõttu, et induktiivvoolu ei saa ootamatult katkestada.Kui see on nii, siis lüliti kontaktid tekivad kaarega ja lüliti on kahjustatud või isegi täielikult hävinud.(Mehaaniline vaste oleks hooratta äkiline peatamine).
Seega, olenemata kavandatavast vooluringist, peab see pakkuma mähise voolu jaoks tõhusat rada kogu aeg, sealhulgas mõne millisekundi jooksul, kui lüliti kontakt muutub.
Ülaltoodud vooluahel, mis koosneb ainult 2 kondensaatorist ja 2 dioodist (pluss releekontakt), täidab salvestuskondensaatori negatiivse pinge (võrreldes mähise võrdluspoolega) laadimise funktsioonid ja pakub ka alternatiivset teed mähise jaoks. voolu, kui relee kontakt on käigul.
Kuidas see töötab:
Üldiselt toimivad D1 ja C2 C1 laadimispumbana, samas kui D2 on klamberdiood, mis hoiab ära punkti B positiivseks muutumise.
Kui magnet on SEES, ühendatakse releekontakt selle "tavaliselt avatud" (NO) klemmiga ja magnet teeb oma tavalist tööd lehtmetalli kinnitamiseks.Laadimispump laeb C1 maksimaalse negatiivse pinge suunas, mis on võrdne pooli tipppingega.C1 pinge suureneb plahvatuslikult, kuid see laetakse täielikult umbes 1/2 sekundiga.
Seejärel jääb see sellesse olekusse, kuni masin VÄLJA lülitatakse.
Vahetult pärast väljalülitamist hoiab relee lühikest aega.Selle aja jooksul jätkab kõrge induktiivsusega pooli vool tsirkulatsiooni läbi sildalaldi dioodide.Nüüd, pärast umbes 30 millisekundilist viivitust, hakkab releekontakt eralduma.Mähisvool ei pääse enam läbi alaldi dioodide, vaid leiab selle asemel tee läbi C1, D1 ja C2.Selle voolu suund on selline, et see suurendab veelgi C1 negatiivset laengut ja hakkab laadima ka C2.
Väärtus C2 peab olema piisavalt suur, et reguleerida pinge tõusu kiirust avaneva relee kontakti vahel, et kaare ei tekiks.Tüüpilise relee jaoks on piisav väärtus umbes 5 mikrofaradi poolivoolu ampri kohta.
Alloleval joonisel 4 on näidatud üksikasjad lainekujude kohta, mis ilmnevad esimese poole sekundi jooksul pärast väljalülitamist.C2 juhitav pingeramp on joonise keskel punasel joonel selgelt nähtav, see on märgistatud "Releekontakt käigul".(Sellest jäljest saab tuletada tegeliku ülelennuaja, see on umbes 1,5 ms).
Niipea, kui relee armatuur maandub oma NC-klemmile, ühendatakse negatiivselt laetud salvestuskondensaator magnetmähisega.See ei muuda mähise voolu kohe ümber, kuid vool liigub nüüd "ülesmäge" ja seega surutakse see kiiresti läbi nulli ja negatiivse tipu poole, mis tekib umbes 80 ms pärast salvestuskondensaatori ühendamist.(Vt joonis 5).Negatiivne vool kutsub magnetis esile negatiivse voo, mis tühistab jääkmagnetismi ning klamber ja toorik vabanevad kiiresti.
Joonis 4: Laiendatud lainekujud
Joonis 5: pinge ja voolu lainekujud magnetpoolil
Ülaltoodud joonisel 5 on kujutatud pinge ja voolu lainekujud magnetmähisel eelkinnitusfaasis, täisklambrifaasis ja demagnetiseerimisfaasis.
Arvatakse, et selle demagnetiseerimisahela lihtsus ja tõhusus peaksid tähendama, et see leiab rakendust ka teistes demagnetiseerimist vajavates elektromagnetides.Isegi kui jääkmagnetism ei ole probleemiks, võib see vooluahel olla siiski väga kasulik mähise voolu väga kiireks nullimiseks ja seega kiireks vabastamiseks.
Praktiline Magnabendi ahel:
Eespool käsitletud vooluahela kontseptsioone saab kombineerida täisahelaks, millel on nii 2-käeline blokeering kui ka impulss-demagnetiseerimine, nagu allpool näidatud (joonis 6):
Joonis 6: Kombineeritud vooluahel
See ahel töötab, kuid kahjuks on see mõnevõrra ebausaldusväärne.
Usaldusväärse töö ja lüliti pikema tööea tagamiseks on vaja põhiahelasse lisada mõned lisakomponendid, nagu allpool näidatud (joonis 7):
Joonis 7: Täiustustega kombineeritud vooluahel
SW1:
See on 2-pooluseline eralduslüliti.See on lisatud mugavuse ja elektristandardite järgimise huvides.Samuti on soovitav, et sellel lülitil oleks neoon-indikaatortuli, mis näitab vooluringi ON/OFF olekut.
D3 ja C4:
Ilma D3ta on relee lukustus ebausaldusväärne ja sõltub mõnevõrra võrgu lainekuju faasimisest painutuskiire lüliti töö ajal.D3 lisab viivituse (tavaliselt 30 millisekundit) relee väljalangemisel.See lahendab lukustusprobleemi ja samuti on kasulik väljalangemise viivitus vahetult enne demagnetiseerimisimpulsi algust (tsükli hiljem).C4 pakub releeahela vahelduvvooluühendust, mis muidu oleks START-nupu vajutamisel poollaine lühis.
THERM.LÜLITUS:
Selle lüliti korpus on kontaktis magneti korpusega ja see läheb lahti, kui magnet läheb liiga kuumaks (>70 C).Selle releemähisega järjestikku asetamine tähendab, et see peab lülitama läbi releemähise ainult väikese voolu, mitte täismagneti voolu.
R2:
Kui vajutada nuppu START, tõmbub relee sisse ja siis tekib kiirvool, mis laeb C3 sillaalaldi, C2 ja dioodi D2 kaudu.Ilma R2ta ei oleks selles vooluringis takistust ja sellest tulenev suur vool võib kahjustada START-lüliti kontakte.
Samuti on veel üks vooluringi seisund, kus R2 kaitseb: kui painutuskiire lüliti (SW2) liigub NO-klemmist (kus see kannaks kogu magneti voolu) NC-klemmi, tekib sageli kaar ja kui START-lülitit hoiti sel ajal veel all, siis C3 oleks tegelikult lühises ja sõltuvalt sellest, kui palju pinget C3-l oli, võib see SW2 kahjustada.Kuid jällegi piiraks R2 selle lühisevoolu ohutu väärtuseni.R2 vajab piisava kaitse tagamiseks vaid madalat takistuse väärtust (tavaliselt 2 oomi).
Varistor:
Varistor, mis on ühendatud alaldi vahelduvvoolu klemmide vahele, ei tee tavaliselt midagi.Kui aga vooluvõrgus on liigpinge (nt lähedalasuva välgulöögi tõttu), neelab varistor liigpinges oleva energia ja hoiab ära sillaalaldi kahjustamise.
R1:
Kui demagnetiseerimisimpulsi ajal vajutada nuppu START, põhjustaks see tõenäoliselt kaare relee kontaktis, mis omakorda tekitaks C1 (salvestuskondensaatori) praktiliselt lühise.Kondensaatori energia suunatakse ahelasse, mis koosneb C1-st, sillaalaldist ja relee kaarest.Ilma R1ta on selles vooluringis väga väike takistus ja seega oleks vool väga suur ja sellest piisaks relee kontaktide keevitamiseks.R1 pakub sellisel (mõnevõrra ebatavalisel) juhul kaitset.
Erimärkus R1 valiku kohta:
Kui ülalkirjeldatud juhtum juhtub, neelab R1 peaaegu kogu energia, mis oli salvestatud C1-sse, sõltumata R1 tegelikust väärtusest.Soovime, et R1 oleks teiste vooluahela takistustega võrreldes suur, kuid Magnabendi mähise takistusega võrreldes väike (muidu vähendaks R1 demagnetiseerimisimpulsi efektiivsust).Väärtus umbes 5 kuni 10 oomi oleks sobiv, kuid milline peaks olema R1 võimsus?Mida me tõesti peame täpsustama, on takisti impulsi võimsus või energiahinnang.Kuid võimsustakistite puhul seda omadust tavaliselt ei täpsustata.Madala väärtusega võimsustakistid on tavaliselt traadiga mähitud ja oleme kindlaks teinud, et selle takisti puhul on kriitilise tähtsusega tegur selle ehitamisel kasutatud traadi kogus.Peate proovitakisti lahti murdma ja mõõtma kasutatud traadi mõõdikut ja pikkust.Arvutage selle järgi traadi kogumaht ja seejärel valige vähemalt 20 mm3 juhtmega takisti.
(Näiteks leiti RS Componentsi 6,8 oomi/11 vatise takisti traadi maht 24 mm3).
Õnneks on need lisakomponendid väikese suuruse ja maksumusega ning lisavad seega Magnabendi elektriseadmete kogumaksumusele vaid mõne dollari.
On veel üks vooluring, mida pole veel arutatud.See lahendab suhteliselt väikese probleemi:
Kui START nuppu vajutatakse ja sellele ei järgne käepidemest tõmbamist (mis muidu annaks täieliku klammerdumise), ei laeta salvestuskondensaatorit täielikult ja START nupu vabastamisel tekkiv demagnetiseerimisimpulss ei demagnetiseeri masinat täielikult. .Klambriraud jääks siis masina külge kinni ja see oleks häiriv.
D4 ja R3 lisamine, mis on näidatud alloleval joonisel 8 sinisega, suunavad laadimispumba vooluringi sobiva lainekuju, et tagada C1 laadimine isegi siis, kui täielikku kinnitust ei rakendata.(R3 väärtus ei ole kriitiline – 220 oomi/10 vatti sobiks enamusele masinatele).
Joonis 8: Demagnetiseerimisega vooluahel ainult pärast "START":
Lisateavet vooluahela komponentide kohta leiate jaotisest Komponendid jaotises "Ehitage oma Magnabend"
Võrdluseks on allpool näidatud Magnetic Engineering Pty Ltd. toodetud 240-voldise vahelduvvoolu, E-tüüpi Magnabend masinate täielikud vooluringid.
Pange tähele, et 115 V vahelduvvooluga töötamiseks tuleb paljude komponentide väärtusi muuta.
Magnetic Engineering lõpetas Magnabendi masinate tootmise 2003. aastal, kui ettevõte müüdi.
Märkus. Ülaltoodud arutelu eesmärk oli selgitada ahela tööpõhimõtteid ja kõiki üksikasju pole käsitletud.Ülaltoodud täielikud vooluringid sisalduvad ka Magnabendi juhendites, mis on saadaval mujal sellel saidil.
Samuti tuleb märkida, et töötasime välja selle vooluringi täielikult pooljuhtversioonid, mis kasutasid voolu vahetamiseks relee asemel IGBT-sid.
Tahkisahelat ei kasutatud kunagi üheski Magnabendi masinas, vaid seda kasutati spetsiaalsete magnetite jaoks, mida valmistasime tootmisliinide jaoks.Need tootmisliinid valmistasid tavaliselt 5000 eset (nt külmiku uks) päevas.
Magnetic Engineering lõpetas Magnabendi masinate tootmise 2003. aastal, kui ettevõte müüdi.
Lisateabe saamiseks kasutage sellel saidil olevat linki Võtke Alaniga ühendust.