MAGNABEND – ТІЗБЕГІҢ ЖҰМЫСЫ
Magnabend металл қалтасы тұрақты ток қысатын электромагнит ретінде жасалған.
Электромагниттік орамды жүргізу үшін қажет қарапайым схема тек қосқыш пен көпір түзеткішінен тұрады:
1-сурет: Минималды схема:
Айта кету керек, ҚОСУ/ӨШІРУ қосқышы тізбектің айнымалы ток жағында жалғанған.Бұл ток экспоненциалды түрде нөлге дейін ыдырайтынша, өшірілгеннен кейін көпір түзеткішіндегі диодтар арқылы индуктивті катушка тоғының айналуына мүмкіндік береді.
(Көпірдегі диодтар «артқа ұшу» диодтары ретінде әрекет етеді).
Қауіпсіз және ыңғайлы жұмыс істеу үшін 2 қолмен блоктауды және сонымен қатар 2 сатылы қысуды қамтамасыз ететін схеманың болғаны жөн.2 қолды блоктау саусақтардың қысқыштың астынан ұсталмауын қамтамасыз етуге көмектеседі және кезеңді қысу жұмсақ бастау береді, сонымен қатар алдын ала қысу іске қосылғанша бір қолмен заттарды орнында ұстауға мүмкіндік береді.
2-сурет: Блоктауы және екі сатылы қысқышы бар тізбек:
СТАРТ түймесі басылған кезде айнымалы ток конденсаторы арқылы магнит орамына шағын кернеу беріледі, осылайша жеңіл қысу әсерін береді.Орамға токты шектеудің бұл реактивті әдісі шектеу құрылғысында (конденсатор) айтарлықтай қуаттың шығынын қамтымайды.
Толық қысу иілу арқалығымен басқарылатын қосқыш пен START түймесі бірге басқарылғанда алынады.
Әдетте START түймесі алдымен басылады (сол қолмен), содан кейін иілу арқалығының тұтқасы екінші қолмен тартылады.Толық қысу 2 қосқыштың жұмысында кейбір қабаттасулар болмаса, болмайды.Бірақ толық қысу орнатылғаннан кейін БАСТАУ түймесін басып тұрудың қажеті жоқ.
Қалдық магнетизм
Magnabend машинасындағы шағын, бірақ маңызды мәселе, көптеген электромагниттер сияқты, қалдық магнетизм мәселесі.Бұл магнитті өшіргеннен кейін қалған магнетизмнің аз мөлшері.Бұл қысқыш жолақтардың магнит корпусына әлсіз қысылған күйінде қалуына әкеліп соғады, осылайша дайындаманы алу қиынға соғады.
Магниттік жұмсақ темірді пайдалану қалдық магнетизмді жеңудің көптеген ықтимал тәсілдерінің бірі болып табылады.
Дегенмен, бұл материалды қор өлшемдерінде алу қиын, сонымен қатар ол физикалық жұмсақ, яғни иілу машинасында оңай зақымдалады.
Магниттік контурға магниттік емес саңылауды қосу, мүмкін, қалдық магнетизмді азайтудың ең қарапайым әдісі болып табылады.Бұл әдіс тиімді және дайындалған магнит корпусында оңай қол жеткізуге болады - магнит бөліктерін бір-біріне бекітпес бұрын, алдыңғы полюс пен өзек бөлігінің арасына қалыңдығы шамамен 0,2 мм болатын картон немесе алюминий бөлігін салыңыз.Бұл әдістің негізгі кемшілігі магниттік емес саңылау толық қысу үшін қол жетімді ағынды азайтады.Сондай-ақ, E-тәрізді магнит дизайны үшін пайдаланылатын бір бөліктен тұратын магниттік корпусқа саңылауды қосу оңай емес.
Көмекші катушкалар шығаратын кері ығысу өрісі де тиімді әдіс болып табылады.Бірақ ол орамды өндіруде, сондай-ақ басқару схемасында негізсіз қосымша күрделілікті қамтиды, бірақ ол ерте Magnabend дизайнында қысқаша қолданылған.
Ыдыраушы тербеліс («қоңырау») концептуалды түрде магнитсіздендірудің өте жақсы әдісі болып табылады.
Бұл осциллограф фотосуреттері Магнабенд катушкасындағы кернеуді (жоғарғы із) және токты (төменгі із) бейнелейді, ол өздігінен тербеліс жасау үшін оған жалғанған сәйкес конденсатор.(Айнымалы ток көзі шамамен суреттің ортасында өшірілген).
Бірінші сурет ашық магниттік тізбекке арналған, яғни магнитте қысқышы жоқ.Екінші сурет жабық магниттік тізбекке арналған, яғни магниттегі толық ұзындықтағы қысқышы бар.
Бірінші суретте кернеу ыдырайтын тербеліс (қоңырау) және ток (төменгі із) көрсетеді, бірақ екінші суретте кернеу тербелмейді және ток тіпті мүлдем кері қайтара алмайды.Бұл магнит ағынының тербелісі болмайтынын, демек қалдық магнетизмнің жойылмайтынын білдіреді.
Мәселе мынада, магнит тым қатты демпацияланған, негізінен болаттағы құйынды ток жоғалтуына байланысты, сондықтан, өкінішке орай, бұл әдіс Magnabend үшін жұмыс істемейді.
Мәжбүрлі тербеліс тағы бір идея.Магнит өздігінен тербеліске тым демпацияланған болса, ол қажет болған жағдайда энергия беретін белсенді тізбектер арқылы тербелуге мәжбүр болуы мүмкін.Бұл Магнабенд үшін де мұқият зерттелді.Оның басты кемшілігі - ол тым күрделі схемаларды қамтиды.
Кері импульсті магнитсіздандыру - Магнабенд үшін ең тиімді екенін дәлелдеген әдіс.Бұл дизайнның егжей-тегжейлері Magnetic Engineering Pty Ltd компаниясы орындаған түпнұсқа жұмысын көрсетеді. Толық талқылау келесідей:
КЕРІ импульсті демагнетизациялау
Бұл идеяның мәні конденсатордағы энергияны сақтау, содан кейін магнитті өшіргеннен кейін оны катушкаға босату болып табылады.Полярлық конденсатор катушкада кері ток тудыратындай болуы керек.Конденсаторда сақталған энергияның көлемін қалдық магнетизмді жою үшін жеткілікті етіп реттеуге болады.(Тым көп энергия оны асыра алады және магнитті кері бағытта қайта магниттейді).
Кері импульстік әдістің тағы бір артықшылығы - ол өте жылдам магнитсіздендіруді және қысқышты магниттен бірден босатуды қамтамасыз етеді.Өйткені кері импульсті қосу алдында катушка тоғының нөлге дейін ыдырауын күтудің қажеті жоқ.Импульсті қолданған кезде катушкалар тогы қалыпты экспоненциалды ыдырауынан әлдеқайда жылдамырақ нөлге (содан кейін керісінше) мәжбүр болады.
3-сурет: Негізгі кері импульстік схема
Енді, әдетте, түзеткіш пен магниттік катушка арасында қосқыш контактісін орналастыру «отпен ойнайды».
Себебі индуктивті ток кенеттен үзілмейді.Егер солай болса, қосқыш контактілері доғаланады және коммутатор зақымдалады немесе тіпті толығымен жойылады.(Механикалық эквивалент маховикті кенеттен тоқтатуға тырысады).
Осылайша, кез келген тізбек құрастырылғанына қарамастан, ол әрқашан катушка тогы үшін тиімді жолды қамтамасыз етуі керек, соның ішінде коммутатор контактісі өзгерген кезде бірнеше миллисекундтар.
Тек 2 конденсатордан және 2 диодтан (плюс реле контактісінен) тұратын жоғарыда келтірілген схема Сақтау конденсаторын теріс кернеуге зарядтау функцияларына қол жеткізеді (орамның эталондық жағына қатысты), сонымен қатар катушка үшін балама жолды қамтамасыз етеді. реле контактісі жұмыс істеп тұрған кезде ток.
Бұл қалай жұмыс істейді:
Жалпы D1 және C2 C1 үшін заряд сорғысы ретінде әрекет етеді, ал D2 - В нүктесінің оң өтуінен сақтайтын қысқыш диод.
Магнит ҚОСУЛЫ болғанда, реле контактісі оның «әдетте ашық» (NO) терминалына қосылады және магнит қаңылтырды қысу бойынша қалыпты жұмысын орындайды.Зарядтау сорғысы C1 мәнін катушкадағы ең жоғары кернеуге тең шекті теріс кернеуге қарай зарядтайды.C1-дегі кернеу экспоненциалды түрде артады, бірақ ол секундына шамамен 1/2 уақыт ішінде толық зарядталады.
Содан кейін ол құрылғы өшірілгенше сол күйінде қалады.
Өшіргеннен кейін бірден реле қысқа уақыт бойы сақталады.Осы уақыт ішінде жоғары индуктивті катушкалар тогы көпір түзеткішіндегі диодтар арқылы қайта айналады.Енді, шамамен 30 миллисекундтық кешігуден кейін реле контактісі ажырай бастайды.Катушка тогы енді түзеткіш диодтар арқылы өте алмайды, оның орнына C1, D1 және C2 арқылы өтетін жолды табады.Бұл токтың бағыты С1-дегі теріс зарядты одан әрі арттыратындай және ол C2-ні де зарядтай бастайды.
С2 мәні доғаның пайда болмауын қамтамасыз ету үшін ашылатын реле контактісінде кернеудің көтерілу жылдамдығын бақылау үшін жеткілікті үлкен болуы керек.Әдеттегі реле үшін катушка тоғының амперіне шамамен 5 микрофарад мәні сәйкес келеді.
Төмендегі 4-суретте ӨШІРУден кейінгі бірінші жарты секунд ішінде пайда болатын толқын пішіндерінің мәліметтері көрсетілген.C2 арқылы басқарылатын кернеу рампасы суреттің ортасындағы қызыл жолақта анық көрінеді, ол «Релелік контакті» деп белгіленген.(Нақты ұшу уақытын осы ізден шығаруға болады; ол шамамен 1,5 мс).
Реле арматурасы NC терминалына түскен бойда теріс зарядталған сақтау конденсаторы магниттік катушкаға қосылады.Бұл катушка тогын бірден өзгертпейді, бірақ ток енді «жоғары қарай» жүріп жатыр және осылайша ол тез нөлге және сақтау конденсаторын қосқаннан кейін шамамен 80 мс кейін пайда болатын теріс шыңға қарай мәжбүр болады.(5-суретті қараңыз).Теріс ток магнитте қалдық магнетизмді жоққа шығаратын теріс ағынды тудырады және қысқыш пен дайындама тез босатылады.
4-сурет: Кеңейтілген толқын пішіндері
5-сурет: Магниттік катушкадағы кернеу мен токтың толқын пішіндері
Жоғарыдағы 5-суретте алдын ала қысу фазасы, толық қысу фазасы және магнитсіздену фазасы кезінде магниттік катушкадағы кернеу мен токтың толқын пішіндері көрсетілген.
Бұл магнитсіздендіру тізбегінің қарапайымдылығы мен тиімділігі оның магнитсіздендіруді қажет ететін басқа электромагниттерде қолданылуын білдіруі керек деп есептеледі.Қалдық магнетизм проблема болмаса да, бұл схема катушка тогын өте тез нөлге ауыстыру және осылайша жылдам босату үшін өте пайдалы болуы мүмкін.
Практикалық Магнабенд тізбегі:
Жоғарыда қарастырылған схема концепцияларын төменде көрсетілгендей екі қолды блоктау және кері импульсті магнитсіздендіру арқылы толық тізбекке біріктіруге болады (6-сурет):
6-сурет: Біріктірілген схема
Бұл схема жұмыс істейді, бірақ, өкінішке орай, ол біршама сенімсіз.
Сенімді жұмыс пен коммутатордың ұзағырақ қызмет ету мерзімін алу үшін төменде көрсетілгендей негізгі схемаға қосымша компоненттерді қосу қажет (7-сурет):
7-сурет: Нақтылаулары бар біріктірілген схема
БҚ1:
Бұл 2 полюсті оқшаулағыш қосқыш.Ол ыңғайлы болу үшін және электрлік стандарттарға сай болу үшін қосылған.Сондай-ақ, бұл қосқышта тізбектің ҚОСУ/ӨШІРУ күйін көрсету үшін неон индикатор шамының қосылғаны жөн.
D3 және C4:
D3 болмаса, релені бекіту сенімсіз және иілу сәулесінің қосқышы жұмыс істеген кезде желілік толқын пішінінің фазасына байланысты.D3 релені түсіру кезінде кідірісті (әдетте 30 милли секунд) енгізеді.Бұл бекіту мәселесін жеңеді және магнитсіздендіргіш импульстің басталуына дейін (циклдің кейінірек) үзілу кідірісі де пайдалы.C4 реле тізбегінің айнымалы ток байланысын қамтамасыз етеді, ол әйтпесе START түймесі басылғанда жарты толқынды қысқа тұйықталу болады.
ТЕРМ.АУЫСТЫРУ:
Бұл ауыстырып-қосқыштың корпусы магнит корпусымен байланыста болады және магнит тым қызып кетсе (>70 C) ол ашық тізбекке өтеді.Оны релелік катушкамен қатар қою оның толық магниттік ток емес, релелік катушкалар арқылы шағын токты ауыстыру керек екенін білдіреді.
R2:
СТАРТ түймесі басылған кезде реле тартылады, содан кейін C3 көпір түзеткіші, C2 және D2 диоды арқылы зарядталатын ағындық ток пайда болады.R2 болмаса, бұл тізбекте ешқандай қарсылық болмайды және нәтижесінде пайда болатын жоғары ток START қосқышындағы контактілерді зақымдауы мүмкін.
Сондай-ақ, R2 қорғанысты қамтамасыз ететін тағы бір тізбек шарты бар: Егер иілу сәулесінің қосқышы (SW2) NO терминалынан (толық магниттік ток өткізетін жерде) NC терминалына ауысса, жиі доға пайда болады және егер Осы уақытта START қосқышы әлі ұсталып тұрды, онда C3 қысқа тұйықталу болады және C3-де қанша кернеу болғанына байланысты бұл SW2-ге зақым келтіруі мүмкін.Дегенмен, тағы да R2 бұл қысқа тұйықталу тогын қауіпсіз мәнге шектейді.R2 жеткілікті қорғанысты қамтамасыз ету үшін тек төмен қарсылық мәнін (әдетте 2 Ом) қажет етеді.
Варистор:
Түзеткіштің айнымалы ток терминалдары арасында қосылған варистор әдетте ештеңе жасамайды.Бірақ егер желіде асқын кернеу болса (мысалы, жақын жердегі жарықтандыру соққысына байланысты), онда варистор асқын кернеудегі энергияны сіңіреді және кернеудің жоғарылауының көпір түзеткішіне зақым келтірмеуіне жол бермейді.
R1:
Магнитсіздендіргіш импульс кезінде START түймесі басылса, бұл реле контактісінде доғаны тудыруы мүмкін, бұл өз кезегінде C1 (сақтау конденсаторы) іс жүзінде қысқа тұйықталуға әкеледі.Конденсатордың энергиясы C1, көпір түзеткіші және реледегі доғадан тұратын тізбекке төгіледі.R1 болмаса, бұл тізбекте өте аз қарсылық бар, сондықтан ток өте жоғары болады және реледегі контактілерді дәнекерлеуге жеткілікті болады.R1 осы (біршама ерекше) жағдайда қорғауды қамтамасыз етеді.
Арнайы ескерту R1 таңдауы:
Егер жоғарыда сипатталған ықтималдық орын алса, R1 R1 нақты мәніне қарамастан, C1 ішінде сақталған барлық энергияны дерлік жұтады.Біз R1 басқа тізбек кедергілерімен салыстырғанда үлкен, бірақ Магнабенд катушкасының кедергісімен салыстырғанда аз болғанын қалаймыз (әйтпесе R1 магнитсіздендіргіш импульстің тиімділігін төмендетеді).Шамамен 5-10 Ом мәні қолайлы, бірақ R1 қуаты қандай болуы керек?Біз нақты көрсетуіміз керек нәрсе - импульстік қуат немесе резистордың қуат рейтингі.Бірақ бұл сипаттама әдетте қуат резисторлары үшін көрсетілмейді.Төмен қуатты қуат резисторлары әдетте сыммен оралған және біз бұл резисторда іздеу керек маңызды фактор оның құрылысында қолданылатын нақты сым мөлшері екенін анықтадық.Үлгі резисторын ашып, өлшеуіш пен қолданылатын сымның ұзындығын өлшеу керек.Осыдан сымның жалпы көлемін есептеп, содан кейін кем дегенде 20 мм3 сымы бар резисторды таңдаңыз.
(Мысалы, RS Components 6,8 Ом/11 Вт резистордың сым көлемі 24 мм3 болатыны анықталды).
Бақытымызға орай, бұл қосымша компоненттер мөлшері мен құны бойынша шағын, сондықтан Magnabend электрлерінің жалпы құнына бірнеше доллар ғана қосады.
Әлі талқыланбаған қосымша схема бар.Бұл салыстырмалы түрде шағын мәселені жеңеді:
СТАРТ түймесі басылса және оның артынан тұтқаны тартпаса (әйтпесе ол толық қысқышты береді), онда сақтау конденсаторы толық зарядталмайды және СТАРТ түймесі босатылған кезде пайда болатын магнитсіздендіргіш импульс машинаны толығымен магнитсіздендірмейді. .Содан кейін қысқыш тақтайша құрылғыға жабысып қалады және бұл қиындық туғызады.
Төмендегі 8-суретте көк түспен көрсетілген D4 және R3 қосу, толық қысу қолданылмаса да, C1 зарядталуын қамтамасыз ету үшін заряд сорғысының тізбегіне сәйкес толқын пішінін береді.(R3 мәні маңызды емес - 220 Ом/10 Вт көптеген машиналарға сәйкес келеді).
8-сурет: "СТАРТ"-дан кейін магнитсізденген тізбек:
Схема құрамдастары туралы қосымша ақпаратты «Өзіңіздің жеке магнабендіңізді құру» бөліміндегі Құрамдас бөліктер бөлімінен қараңыз.
Анықтамалық мақсатта Magnetic Engineering Pty Ltd компаниясы шығарған 240 вольт айнымалы ток, E-Type Magnabend машиналарының толық схемалары төменде көрсетілген.
115 VAC-да жұмыс істеу үшін көптеген құрамдас мәндерді өзгерту қажет болатынын ескеріңіз.
Magnetic Engineering 2003 жылы бизнес сатылған кезде Magnabend машиналарын шығаруды тоқтатты.
Ескерту: Жоғарыдағы талқылау схема жұмысының негізгі принциптерін түсіндіруге арналған және барлық мәліметтер қарастырылмаған.Жоғарыда көрсетілген толық схемалар осы сайттың басқа жерінде қолжетімді Magnabend нұсқаулықтарында да қамтылған.
Сондай-ақ, біз токты ауыстыру үшін реле орнына IGBT қолданатын осы схеманың толық күйдегі нұсқаларын жасағанымызды атап өткен жөн.
Қатты күй тізбегі ешқашан ешқандай Magnabend машиналарында пайдаланылмаған, бірақ біз өндірістік желілер үшін шығарған арнайы магниттер үшін қолданылған.Бұл өндірістік желілер әдетте тәулігіне 5000 бұйым (мысалы, тоңазытқыш есігі) шығарады.
Magnetic Engineering 2003 жылы бизнес сатылған кезде Magnabend машиналарын шығаруды тоқтатты.
Қосымша ақпарат алу үшін осы сайттағы Аланмен байланысу сілтемесін пайдаланыңыз.