МАГНАБЕНД - РАБОТА НА КОЛО
Папката со лим Magnabend е дизајнирана како електромагнет за стегање со еднонасочна струја.
Наједноставното коло потребно за возење на електромагнетниот серпентина се состои само од прекинувач и исправувач на мост:
Слика 1: Минимално коло:
Треба да се забележи дека прекинувачот за вклучување/исклучување е поврзан на страната на наизменична струја на колото.Ова овозможува индуктивната струја на намотката да циркулира низ диодите во исправувачот на мостот по исклучувањето додека струјата не се распадне експоненцијално на нула.
(Диодите во мостот делуваат како диоди за „летање назад“).
За побезбедно и поудобно работење, пожелно е да се има коло што обезбедува спојување со 2 раце, а исто така и 2-степено стегање.Преклопувањето со 2 раце помага да се осигури дека прстите не можат да се фатат под стегачот, а степенуваното стегање дава помек почеток и исто така дозволува едната рака да ги држи работите на место додека не се активира претходно стегањето.
Слика 2: Коло со блокирање и стегање во 2 степени:
Кога ќе се притисне копчето СТАРТ, се испорачува мал напон до магнетниот калем преку кондензаторот наизменична струја, со што се добива светлосен ефект на стегање.Овој реактивен метод за ограничување на струјата на серпентина не вклучува значителна дисипација на моќноста во ограничувачкиот уред (кондензаторот).
Целосното стегање се добива кога и прекинувачот што управува со свиткување и копчето СТАРТ се ракуваат заедно.
Вообичаено, копчето СТАРТ прво би се притиснало (со левата рака), а потоа рачката на свиткувачкиот зрак би се влечела со другата рака.Целосното стегање нема да се случи освен ако има одредено преклопување во работата на 2-те прекинувачи.Меѓутоа, штом ќе се воспостави целосно стегање, не е неопходно постојано да го држите копчето СТАРТ.
Резидуален магнетизам
Мал, но значаен проблем со машината Магнабенд, како и кај повеќето електромагнети, е проблемот со преостанатиот магнетизам.Ова е мала количина на магнетизам што останува откако магнетот ќе се исклучи.Тоа предизвикува шипките на стегачот да останат слабо прицврстени за телото на магнетот, што го отежнува отстранувањето на работното парче.
Употребата на магнетно меко железо е еден од многуте можни пристапи за надминување на преостанатиот магнетизам.
Сепак, овој материјал е тешко да се добие во залихи, а исто така е физички мек што значи дека лесно би се оштетил во машина за виткање.
Вклучувањето на немагнетна празнина во магнетното коло е можеби наједноставниот начин да се намали преостанатиот магнетизам.Овој метод е ефикасен и е прилично лесен за постигнување во фабрикувано тело со магнети - само вградете парче картон или алуминиум со дебелина од околу 0,2 мм помеѓу, на пример, предниот столб и делот од јадрото пред да ги споите деловите на магнетот заедно.Главниот недостаток на овој метод е што немагнетниот јаз навистина го намалува флуксот достапен за целосно стегање.Исто така, не е едноставно да се вгради јазот во едноделно магнетно тело како што се користи за дизајнот на магнет од тип Е.
Полето на обратна пристрасност, произведено со помошна калем, е исто така ефикасен метод.Но, тоа вклучува неоправдана дополнителна сложеност во производството на серпентина, а исто така и во контролното коло, иако накратко се користеше во раниот дизајн на Magnabend.
Осцилацијата во распаѓање („ѕвонење“) е концептуално многу добар метод за демагнетизирање.
Овие фотографии со осцилоскоп ги прикажуваат напонот (горната трага) и струјата (долната трага) во калем Magnabend со соодветен кондензатор поврзан преку него за да се осцилира самостојно.(Напојувањето со наизменична струја е исклучено приближно на средината на сликата).
Првата слика е за отворено магнетно коло, односно без стегач на магнетот.Втората слика е за затворено магнетно коло, односно со целосна должина на стегач на магнетот.
На првата слика напонот покажува осцилација во распаѓање (ѕвонење) и струјата (пониска трага), но на втората слика напонот не осцилира и струјата воопшто не успева да се сврти.Ова значи дека нема да има осцилација на магнетниот флукс и оттука нема откажување на преостанатиот магнетизам.
Проблемот е што магнетот е премногу силно придушен, главно поради загубите на вртложните струи во челикот, и затоа, за жал, овој метод не работи за Magnabend.
Принуденото осцилирање е уште една идеја.Ако магнетот е премногу придушен за да се самоосцилира, тогаш може да биде принуден да осцилира со активни кола кои обезбедуваат енергија по потреба.Ова е исто така темелно истражено за Магнабенд.Нејзиниот главен недостаток е тоа што вклучува премногу комплицирани кола.
Демагнетизирањето со обратен импулс е методот што се покажа како најисплатлив за Magnabend.Деталите за овој дизајн претставуваат оригинална работа изведена од Magnetic Engineering Pty Ltd. Следува детална дискусија:
ОБРАТНО-ПУЛСНО ДЕМАГНЕТИЗИРАЊЕ
Суштината на оваа идеја е да се складира енергијата во кондензатор, а потоа да се ослободи во серпентина веднаш откако магнетот ќе се исклучи.Поларитетот треба да биде таков што кондензаторот ќе предизвика обратна струја во серпентина.Количината на енергија складирана во кондензаторот може да се прилагоди за да биде доволна за да се поништи преостанатиот магнетизам.(Премногу енергија може да претера и повторно да го магнетизира магнетот во спротивна насока).
Понатамошна предност на методот со обратен импулс е тоа што произведува многу брзо демагнетизирање и речиси моментално ослободување на стегачот од магнетот.Тоа е затоа што не е неопходно да се чека струјата на серпентина да се распадне на нула пред да го поврзете обратниот импулс.При примена на пулсот, струјата на серпентина е принудена на нула (а потоа во рикверц) многу побрзо отколку што би било нејзиното нормално експоненцијално распаѓање.
Слика 3: Основно коло со обратен импулс
Сега, нормално, поставувањето на контакт на прекинувачот помеѓу исправувачот и магнетната намотка е „играње со оган“.
Тоа е затоа што индуктивната струја не може ненадејно да се прекине.Ако е, тогаш контактите на прекинувачот ќе се лачат и прекинувачот ќе биде оштетен или дури и целосно уништен.(Механичкиот еквивалент би бил обидот наеднаш да запре замаец).
Така, без разлика кое коло е измислено, мора да обезбеди ефективен пат за струјата на серпентина во секое време, вклучително и за неколку милисекунди додека контактот на прекинувачот се менува.
Горенаведеното коло, кое се состои од само 2 кондензатори и 2 диоди (плус контакт со реле), ги постигнува функциите на полнење на Кондензаторот за складирање до негативен напон (во однос на референтната страна на серпентина) и исто така обезбедува алтернативна патека за серпентина струја додека контактот на релето е во лет.
Како работи:
Општо, D1 и C2 делуваат како пумпа за полнење за C1, додека D2 е диода за стегање која ја спречува точката B да оди позитивно.
Додека магнетот е вклучен, контактот на релето ќе се поврзе со неговиот „нормално отворен“ (NO) терминал и магнетот ќе ја врши својата нормална работа за стегање на лим.Пумпата за полнење ќе го полни C1 кон врвен негативен напон еднаков по големина на максималниот напон на серпентина.Напонот на C1 ќе се зголеми експоненцијално, но ќе биде целосно наполнет за околу 1/2 во секунда.
Потоа останува во таа состојба додека машината не се исклучи.
Веднаш по исклучувањето, релето се задржува кратко време.За тоа време, високоиндуктивната струја на серпентина ќе продолжи да кружи низ диодите во исправувачот на мостот.Сега, по задоцнување од околу 30 милисекунди, контактот на релето ќе почне да се одвојува.Струјата на серпентина повеќе не може да оди низ исправувачките диоди, туку наместо тоа наоѓа патека низ C1, D1 и C2.Насоката на оваа струја е таква што дополнително ќе го зголеми негативниот полнеж на C1 и ќе почне да го полни и C2.
Вредноста на C2 треба да биде доволно голема за да се контролира стапката на пораст на напонот преку контактот на релето за отворање за да се осигура дека не се формира лак.Вредноста од околу 5 микро-фаради по засилувач на струја на серпентина е соодветна за типично реле.
Слика 4 подолу покажува детали за брановите форми кои се појавуваат во текот на првата половина секунда по исклучувањето.Напонската рампа која се контролира со C2 е јасно видлива на црвената трага во средината на сликата, таа е означена како „Релеј контакт на летот“.(Вистинското време на прелетување може да се заклучи од оваа трага; тоа е околу 1,5 ms).
Штом арматурата на релето ќе слета на нејзиниот NC терминал, негативно наелектризираниот кондензатор за складирање е поврзан со магнетниот калем.Ова веднаш не ја менува струјата на серпентина, но струјата сега тече „по угорницата“ и на тој начин брзо се форсира низ нула и кон негативен врв кој се јавува околу 80 ms по поврзувањето на кондензаторот за складирање.(Види Слика 5).Негативната струја ќе предизвика негативен флукс во магнетот што ќе го поништи преостанатиот магнетизам, а стегачот и работното парче брзо ќе се ослободат.
Слика 4: Проширени бранови форми
Слика 5: Напонски и струјни бранови форми на магнетна калем
Слика 5 погоре ги прикажува брановите форми на напонот и струјата на магнетниот калем за време на фазата пред-стегање, фазата на целосно стегање и фазата на демагнетизирање.
Се смета дека едноставноста и ефективноста на ова коло за демагнетизирање треба да значи дека ќе најде примена и кај други електромагнети на кои им е потребно демагнетизирање.Дури и ако преостанатиот магнетизам не е проблем, ова коло сепак би можело да биде многу корисно за да ја смени струјата на серпентина на нула многу брзо и оттука да даде брзо ослободување.
Практично коло Магнабенд:
Концептите на колото дискутирани погоре може да се комбинираат во целосно коло со заклучување со 2 раце и демагнетизирање со обратен импулс како што е прикажано подолу (Слика 6):
Слика 6: Комбинирана кола
Ова коло ќе работи, но за жал е донекаде несигурно.
За да се добие сигурна работа и подолг животен век на прекинувачот, неопходно е да се додадат некои дополнителни компоненти во основното коло како што е прикажано подолу (Слика 7):
Слика 7: Комбинирана кола со рафинирање
SW1:
Ова е 2-полен изолациски прекинувач.Се додава за погодност и за усогласување со електричните стандарди.Исто така, пожелно е овој прекинувач да има неонско индикаторско светло за да го прикаже статусот ВКЛУЧЕНО/ИСКЛУЧЕНО на колото.
D3 и C4:
Без D3, заклучувањето на релето е несигурно и донекаде зависи од фазирањето на брановиот облик на мрежата во моментот на работа на прекинувачот за свиткување на зракот.D3 воведува доцнење (обично 30 мили секунди) во испуштањето на релето.Ова го надминува проблемот со бравата и исто така е корисно да се има одложување на отпаѓање непосредно пред почетокот на пулсот на демагнетизирање (подоцна во циклусот).C4 обезбедува AC спојување на колото на релето кое инаку би било краток спој со полубранови кога ќе се притисне копчето СТАРТ.
ТЕРМИНА.ПРЕКИНУВАЧ:
Овој прекинувач го има своето куќиште во контакт со телото на магнетот и ќе се отвори ако магнетот се прегрее (>70 C).Ставањето во серија со калем на релето значи дека треба само да ја префрли малата струја низ серпентина на релето наместо целосната магнетна струја.
R2:
Кога ќе се притисне копчето СТАРТ, релето се повлекува и тогаш ќе има наплива струја која го полни C3 преку исправувачот на мостот, C2 и диодата D2.Без R2 нема да има отпор во ова коло и добиената висока струја може да ги оштети контактите во прекинувачот START.
Исто така, постои уште една состојба на колото каде што R2 обезбедува заштита: ако прекинувачот на зракот за свиткување (SW2) се помести од приклучокот NO (каде што би ја носи целата струја на магнет) до терминалот NC, тогаш често ќе се формира лак и ако Прекинувачот START сè уште се држеше во тоа време, тогаш C3 всушност ќе биде краток спој и, во зависност од тоа колку напон беше на C3, тогаш тоа може да го оштети SW2.Сепак, повторно R2 ќе ја ограничи оваа струја на краток спој на безбедна вредност.На R2 му треба само мала вредност на отпорот (обично 2 оми) за да обезбеди доволна заштита.
Варистор:
Варисторот, кој е поврзан помеѓу AC терминалите на исправувачот, обично не прави ништо.Но, ако има пренапонски напон на електричната мрежа (на пример, поради удар на молња во близина), тогаш варисторот ќе ја апсорбира енергијата во напливот и ќе спречи скокот на напонот да го оштети исправувачот на мостот.
R1:
Ако копчето СТАРТ требаше да се притисне за време на пулсот на демагнетизирање, тоа најверојатно ќе предизвика лак на контактот на релето, кој пак практично ќе го скрати C1 (кондензаторот за складирање).Енергијата на кондензаторот ќе се фрли во колото што се состои од C1, исправувачот на мостот и лакот во релето.Без R1 има многу мал отпор во ова коло и така струјата би била многу висока и би била доволна за заварување на контактите во релето.R1 обезбедува заштита во оваа (донекаде невообичаена) евентуалност.
Специјална забелешка за избор на R1:
Ако се случи евентуалноста опишана погоре, тогаш R1 ќе ја апсорбира практично целата енергија што била складирана во C1 без оглед на вистинската вредност на R1.Сакаме R1 да биде голем во споредба со другите отпори на колото, но мал во споредба со отпорот на калем Magnabend (во спротивно R1 би ја намалил ефикасноста на пулсот за демагнетизирање).Вредноста од околу 5 до 10 оми би била соодветна, но каква моќност треба да има R1?Она што навистина треба да го одредиме е моќноста на пулсот, или енергетскиот рејтинг на отпорникот.Но, оваа карактеристика обично не е специфицирана за отпорници на моќност.Отпорниците со мала вредност обично се намотани со жица и утврдивме дека критичниот фактор што треба да се бара кај овој отпорник е количината на вистинската жица што се користи во неговата конструкција.Треба да отворите отпорник за примерок и да го измерите мерачот и должината на употребената жица.Од ова пресметајте го вкупниот волумен на жицата и потоа изберете отпорник со најмалку 20 mm3 жица.
(На пример, отпорник од 6,8 оми/11 вати од RS Components беше откриено дека има волумен на жица од 24 mm3).
За среќа, овие дополнителни компоненти се мали по големина и цена и оттука додаваат само неколку долари на вкупната цена на електриката Magnabend.
Постои дополнителен дел од кола што сè уште не е дискутирано.Со ова се надминува еден релативно мал проблем:
Ако копчето СТАРТ е притиснато и не следи повлекување на рачката (што инаку би овозможило целосно стегање), тогаш кондензаторот за складирање нема да биде целосно наполнет и пулсот на демагнетизирање што резултира со отпуштање на копчето СТАРТ нема целосно да ја демагнетизира машината .Стегачот потоа би останал залепен за машината и тоа би било непријатност.
Додавањето на D4 и R3, прикажано со сино на Слика 8 подолу, внесува соодветна форма на бранови во колото на пумпата за полнење за да се осигура дека C1 се полни дури и ако не се примени целосно стегање.(Вредноста на R3 не е критична - 220 оми/10 вати би одговарале на повеќето машини).
Слика 8: Коло со демагнетизирање само по „START“:
За повеќе информации за компонентите на колото, ве молиме погледнете го делот за компоненти во „Изградете свој Magnabend“
За референтни цели, дијаграмите на целосни кола на 240 Volt AC, E-Type Magnabend машините произведени од Magnetic Engineering Pty Ltd се прикажани подолу.
Забележете дека за работа на 115 VAC, многу вредности на компонентите ќе треба да се изменат.
Magnetic Engineering престана со производство на машини Magnabend во 2003 година кога бизнисот беше продаден.
Забелешка: Горенаведената дискусија имаше за цел да ги објасни главните принципи на работата на колото и не се опфатени сите детали.Целосните кола прикажани погоре се исто така вклучени во прирачниците на Magnabend кои се достапни на друго место на оваа страница.
Исто така, треба да се забележи дека развивме целосно цврсти верзии на ова коло кои користеа IGBT наместо реле за префрлување на струјата.
Колото во цврста состојба никогаш не се користело во ниедна машина Magnabend, туку се користеше за специјални магнети што ги произведувавме за производствени линии.Овие производни линии обично излегуваа 5.000 артикли (како врата од фрижидер) дневно.
Magnetic Engineering престана со производство на машини Magnabend во 2003 година кога бизнисот беше продаден.
Ве молиме користете ја врската Контакт Алан на оваа страница за да побарате повеќе информации.