MAGNABEND - SĒTES DARBĪBA
Magnabend lokšņu metāla mape ir veidota kā līdzstrāvas iespīlēšanas elektromagnēts.
Vienkāršākā ķēde, kas nepieciešama elektromagnētiskās spoles darbināšanai, sastāv tikai no slēdža un tilta taisngrieža:
1. attēls. Minimālā shēma:
Jāņem vērā, ka ON/OFF slēdzis ir pievienots ķēdes maiņstrāvas pusē.Tas ļauj induktīvās spoles strāvai cirkulēt caur tilta taisngrieža diodēm pēc izslēgšanas, līdz strāva eksponenciāli samazinās līdz nullei.
(Diodes tiltā darbojas kā "fly-back" diodes).
Drošākai un ērtākai darbībai ir vēlama ķēde, kas nodrošina 2-roku bloķēšanu un arī 2-pakāpju iespīlēšanu.Divu roku bloķētājs palīdz nodrošināt, ka pirksti nevar tikt iespiesti zem skavas stieņa, un pakāpeniskā iespīlēšana nodrošina mīkstāku sākumu, kā arī ļauj ar vienu roku noturēt lietas vietā, līdz tiek aktivizēta priekšskava.
2. attēls. Shēma ar bloķēšanu un divpakāpju iespīlēšanu:
Nospiežot pogu START, magnēta spolei caur maiņstrāvas kondensatoru tiek piegādāts neliels spriegums, tādējādi radot vieglu saspiešanas efektu.Šī reaktīvā metode strāvas ierobežošanai uz spoli neietver būtisku jaudas izkliedi ierobežošanas ierīcē (kondensatorā).
Pilnīga iespīlēšana tiek iegūta, ja vienlaikus tiek darbināts gan ar liekšanas siju darbināmais slēdzis, gan START poga.
Parasti vispirms tiek nospiesta START poga (ar kreiso roku) un pēc tam ar otru roku tiek vilkts lieces sijas rokturis.Pilnīga iespīlēšana nenotiks, ja vien 2 slēdžu darbība nepārklāsies.Tomēr, kad ir izveidota pilnīga iespīlēšana, nav nepieciešams turēt START pogu.
Atlikušais magnētisms
Neliela, bet nozīmīga problēma Magnabend mašīnā, tāpat kā lielākajā daļā elektromagnētu, ir atlikušā magnētisma problēma.Tas ir neliels magnētisma daudzums, kas paliek pēc magnēta IZSLĒGŠANAS.Tā rezultātā skavas stieņi paliek vāji piespiesti magnēta korpusam, tādējādi apgrūtinot sagataves noņemšanu.
Magnētiski mīksta dzelzs izmantošana ir viena no daudzajām iespējamām pieejām atlikušā magnētisma pārvarēšanai.
Tomēr šo materiālu ir grūti iegūt krājuma izmēros, kā arī tas ir fiziski mīksts, kas nozīmē, ka tas būtu viegli sabojājams liekšanas mašīnā.
Nemagnētiskas spraugas iekļaušana magnētiskajā ķēdē, iespējams, ir vienkāršākais veids, kā samazināt atlikušo magnētismu.Šī metode ir efektīva, un to ir diezgan viegli sasniegt izgatavotā magnēta korpusā — vienkārši ievietojiet apmēram 0,2 mm biezu kartona vai alumīnija gabalu starp priekšējo stabu un serdes daļu, pirms saskrūvējiet magnēta daļas.Šīs metodes galvenais trūkums ir tas, ka nemagnētiskā sprauga samazina plūsmu, kas pieejama pilnīgai iespīlēšanai.Tāpat nav vienkārši iestrādāt spraugu viengabala magnēta korpusā, kā tas tiek izmantots E veida magnēta konstrukcijā.
Efektīva metode ir arī apgrieztā slīpuma lauks, ko rada papildu spole.Bet tas ir saistīts ar nepamatotu papildu sarežģītību spoles ražošanā un arī vadības shēmā, lai gan tas tika īslaicīgi izmantots agrīnā Magnabend konstrukcijā.
Samazinošas svārstības ("zvana") konceptuāli ir ļoti laba demagnetizēšanas metode.
Šajos osciloskopa fotoattēlos ir attēlots spriegums (augšējā trase) un strāva (apakšējā trase) Magnabend spolē ar piemērotu kondensatoru, kas savienots ar to, lai radītu pašas svārstības.(Maiņstrāvas padeve ir izslēgta aptuveni attēla vidū).
Pirmais attēls ir paredzēts atvērtai magnētiskajai ķēdei, tas ir, bez magnēta skavas.Otrais attēls ir paredzēts slēgtai magnētiskajai ķēdei, tas ir, ar pilna garuma skavas stieni uz magnēta.
Pirmajā attēlā spriegums uzrāda dilstošas svārstības (zvana) un arī strāva (apakšējā trase), bet otrajā attēlā spriegums nesvārstās un strāva vispār nepaspēj apgriezties.Tas nozīmē, ka nenotiks magnētiskās plūsmas svārstības un līdz ar to arī atlikušā magnētisma atcelšana.
Problēma ir tāda, ka magnēts ir pārāk stipri slāpēts, galvenokārt virpuļstrāvas zudumu dēļ tēraudā, un tāpēc diemžēl šī metode Magnabend nedarbojas.
Piespiedu svārstības ir vēl viena ideja.Ja magnēts ir pārāk slāpēts, lai pašoscilētu, to var piespiest svārstīties aktīvās ķēdes, kas piegādā enerģiju pēc vajadzības.Tas ir rūpīgi izpētīts arī attiecībā uz Magnabend.Tās galvenais trūkums ir tas, ka tas ietver pārāk sarežģītu shēmu.
Reversā impulsa demagnetizācija ir metode, kas Magnabend ir izrādījusies visrentablākā.Šī dizaina detaļas atspoguļo oriģinālo darbu, ko veica Magnetic Engineering Pty Ltd. Detalizēta diskusija ir šāda:
REVERSE-IMPULSA DEMAGNETIZĒŠANA
Šīs idejas būtība ir uzkrāt enerģiju kondensatorā un pēc tam atbrīvot to spolē tūlīt pēc magnēta izslēgšanas.Polaritātei jābūt tādai, lai kondensators spolē izraisītu pretējo strāvu.Kondensatorā uzkrāto enerģijas daudzumu var pielāgot tā, lai tas būtu tikai pietiekams, lai atceltu atlikušo magnētismu.(Pārāk daudz enerģijas var pārspīlēt un atkārtoti magnetizēt magnētu pretējā virzienā).
Vēl viena apgrieztā impulsa metodes priekšrocība ir tā, ka tā nodrošina ļoti ātru demagnetizāciju un gandrīz tūlītēju skavas atlaišanu no magnēta.Tas ir tāpēc, ka pirms apgrieztā impulsa pievienošanas nav jāgaida, līdz spoles strāva samazinās līdz nullei.Izmantojot impulsu, spoles strāva tiek piespiesta uz nulli (un pēc tam apgriezties) daudz ātrāk, nekā būtu bijusi tās parastā eksponenciālā samazināšanās.
3. attēls. Pamata apgrieztā impulsa ķēde
Tagad parasti slēdža kontakta novietošana starp taisngriezi un magnēta spoli ir "spēlēšanās ar uguni".
Tas ir tāpēc, ka induktīvo strāvu nevar pēkšņi pārtraukt.Ja tā ir, tad slēdža kontakti radīsies lokā un slēdzis tiks bojāts vai pat pilnībā iznīcināts.(Mehāniskais ekvivalents būtu mēģinājums pēkšņi apturēt spararatu).
Tādējādi neatkarīgi no tā, kāda ķēde tiek izstrādāta, tai vienmēr ir jānodrošina efektīvs spoles strāvas ceļš, tostarp dažas milisekundes, kamēr mainās slēdža kontakts.
Iepriekš minētā shēma, kas sastāv tikai no 2 kondensatoriem un 2 diodēm (plus releja kontakta), nodrošina uzglabāšanas kondensatora uzlādes funkcijas līdz negatīvam spriegumam (attiecībā pret spoles atskaites pusi), kā arī nodrošina alternatīvu spoles ceļu. strāva, kamēr releja kontakts ir lidojumā.
Kā tas strādā:
Kopumā D1 un C2 darbojas kā C1 uzlādes sūknis, savukārt D2 ir spailes diode, kas neļauj punktam B kļūt pozitīvs.
Kamēr magnēts ir IESLĒGTS, releja kontakts tiks savienots ar tā "parasti atvērto" (NO) spaili, un magnēts veiks savu parasto darbu, nostiprinot lokšņu metālu.Uzlādes sūknis uzlādēs C1, lai sasniegtu maksimālo negatīvo spriegumu, kas vienāds ar spoles maksimālo spriegumu.C1 spriegums pieaugs eksponenciāli, bet tas tiks pilnībā uzlādēts aptuveni 1/2 sekundē.
Pēc tam tas paliek šajā stāvoklī, līdz iekārta tiek IZSLĒGTA.
Uzreiz pēc izslēgšanas relejs īsu brīdi noturas.Šajā laikā ļoti induktīvā spoles strāva turpinās recirkulēt caur tilta taisngrieža diodēm.Tagad, pēc aptuveni 30 milisekundes aizkaves, releja kontakts sāks atdalīties.Spoles strāva vairs nevar iet caur taisngrieža diodēm, bet tā vietā atrod ceļu caur C1, D1 un C2.Šīs strāvas virziens ir tāds, ka tas vēl vairāk palielinās C1 negatīvo lādiņu un sāks uzlādēt arī C2.
C2 vērtībai ir jābūt pietiekami lielai, lai kontrolētu sprieguma pieauguma ātrumu atveres releja kontaktā, lai nodrošinātu, ka neveidojas loks.Aptuveni 5 mikrofaradu vērtība uz spoles strāvas ampēru ir pietiekama tipiskam relejam.
4. attēlā ir parādīta sīkāka informācija par viļņu formām, kas rodas pirmajā pussekundē pēc izslēgšanas.Sprieguma rampa, kuru kontrolē C2, ir skaidri redzama uz sarkanās zīmes attēla vidū, un tā ir apzīmēta ar uzrakstu "Releja kontakts lidojumā".(Patieso pārlidojuma laiku var secināt no šīs pēdas; tas ir aptuveni 1,5 ms).
Tiklīdz releja armatūra nolaižas uz tā NC spailes, negatīvi uzlādēts uzglabāšanas kondensators tiek pievienots magnēta spolei.Tas nekavējoties neapgriež spoles strāvu, bet strāva tagad iet "augšup", un tādējādi tā ātri tiek piespiesta pāri nullei un tiek virzīta uz negatīvu maksimumu, kas notiek apmēram 80 ms pēc uzglabāšanas kondensatora pievienošanas.(Skatīt 5. attēlu).Negatīvā strāva izraisīs negatīvu plūsmu magnētā, kas iznīcinās atlikušo magnētismu, un skavas stienis un sagatave tiks ātri atbrīvoti.
4. attēls. Izvērstās viļņu formas
5. attēls: Sprieguma un strāvas viļņu formas uz magnēta spoles
Iepriekš 5. attēlā ir attēlotas sprieguma un strāvas viļņu formas uz magnēta spoles pirmsspīlēšanas fāzē, pilnas iespīlēšanas fāzē un demagnetizācijas fāzē.
Tiek uzskatīts, ka šīs atmagnetizēšanas ķēdes vienkāršība un efektivitāte nozīmē, ka tā tiks pielietota citos elektromagnētos, kuriem nepieciešama atmagnetizācija.Pat ja atlikušais magnētisms nav problēma, šī ķēde joprojām var būt ļoti noderīga, lai ļoti ātri komutētu spoles strāvu līdz nullei un tādējādi nodrošinātu ātru atbrīvošanu.
Praktiskā Magnabend ķēde:
Iepriekš apspriestās ķēdes koncepcijas var apvienot pilnā ķēdē gan ar divu roku bloķēšanu, gan reversā impulsa demagnetizāciju, kā parādīts tālāk (6. attēls):
6. attēls: kombinētā ķēde
Šī shēma darbosies, bet diemžēl tā ir nedaudz neuzticama.
Lai nodrošinātu uzticamu darbību un ilgāku slēdža kalpošanas laiku, pamata ķēdei jāpievieno daži papildu komponenti, kā parādīts zemāk (7. attēls):
7. attēls. Kombinētā shēma ar precizējumiem
SW1:
Šis ir 2 polu izolācijas slēdzis.Tas ir pievienots ērtības labad un lai atbilstu elektriskajiem standartiem.Ir arī vēlams, lai šajā slēdzī būtu neona indikators, kas parāda ķēdes IESLĒGTS/IZSLĒGTS statusu.
D3 un C4:
Bez D3 releja fiksācija ir neuzticama un zināmā mērā ir atkarīga no tīkla viļņu formas fāzētības lieces stara slēdža darbības laikā.D3 ievieš aizkavi (parasti 30 milisekundes) releja izkrišanai.Tādējādi tiek novērsta bloķēšanas problēma, un ir arī izdevīgi, ja ir aizkavēta izkrišana tieši pirms demagnetizācijas impulsa sākuma (vēlāk cikla laikā).C4 nodrošina releja ķēdes maiņstrāvas savienojumu, kas pretējā gadījumā būtu pusviļņa īssavienojums, kad tiek nospiesta START poga.
THERM.SLĒDZIS:
Šī slēdža korpuss saskaras ar magnēta korpusu, un tas pārtrauks ķēdi, ja magnēts kļūst pārāk karsts (>70 C).Ievietojot to virknē ar releja spoli, tas nozīmē, ka tai ir jāpārslēdz tikai neliela strāva caur releja spoli, nevis pilna magnēta strāva.
R2:
Kad tiek nospiesta START poga, relejs ievelkas, un pēc tam būs iedarbināšanas strāva, kas uzlādē C3 caur tilta taisngriezi, C2 un diodi D2.Bez R2 šajā ķēdē nebūtu pretestības, un no tā izrietošā lielā strāva varētu sabojāt START slēdža kontaktus.
Ir arī cits ķēdes stāvoklis, kurā R2 nodrošina aizsardzību: ja lieces stara slēdzis (SW2) pārvietojas no NO spailes (kur tas nesīs pilnu magnēta strāvu) uz NC spaili, tad bieži veidojas loks un, ja STARTS slēdzis šajā laikā joprojām tika turēts, tad C3 faktiski būtu īssavienojums un atkarībā no tā, cik liels spriegums bija uz C3, tas var sabojāt SW2.Tomēr atkal R2 ierobežotu šo īssavienojuma strāvu līdz drošai vērtībai.Lai nodrošinātu pietiekamu aizsardzību, R2 ir nepieciešama tikai zema pretestības vērtība (parasti 2 omi).
Varistors:
Varistors, kas ir savienots starp taisngrieža maiņstrāvas spailēm, parasti neko nedara.Bet, ja elektrotīklā ir pārsprieguma spriegums (piemēram, tuvumā esoša zibens spēriena dēļ), varistors absorbēs pārsprieguma enerģiju un neļaus sprieguma smailei sabojāt tilta taisngriezi.
R1:
Ja poga START tiktu nospiesta demagnetizēšanas impulsa laikā, tas, iespējams, izraisītu loku pie releja kontakta, kas savukārt praktiski radītu īssavienojumu C1 (uzglabāšanas kondensators).Kondensatora enerģija tiktu izmesta ķēdē, kas sastāv no C1, tilta taisngrieža un loka relejā.Bez R1 šajā ķēdē ir ļoti maza pretestība, tāpēc strāva būtu ļoti liela un būtu pietiekama, lai metinātu kontaktus relejā.R1 nodrošina aizsardzību šajā (nedaudz neparastā) gadījumā.
Īpaša piezīme par R1 izvēli:
Ja notiek iepriekš aprakstītā iespēja, R1 absorbēs praktiski visu enerģiju, kas tika uzkrāta C1, neatkarīgi no R1 faktiskās vērtības.Mēs vēlamies, lai R1 būtu liels salīdzinājumā ar citām ķēdes pretestībām, bet mazs salīdzinājumā ar Magnabend spoles pretestību (pretējā gadījumā R1 samazinātu demagnetizējošā impulsa efektivitāti).Vērtība no aptuveni 5 līdz 10 omi būtu piemērota, bet kādai jaudai vajadzētu būt R1?Tas, kas mums patiešām ir jānorāda, ir rezistora impulsa jauda vai enerģijas reitings.Bet šis raksturlielums parasti nav norādīts jaudas rezistoriem.Zemas vērtības jaudas rezistori parasti tiek uztīti ar stiepli, un mēs esam noteikuši, ka kritiskais faktors, kas jāmeklē šajā rezistorā, ir tā konstrukcijā izmantotā faktiskā stieples daudzums.Jums ir jāatver parauga rezistors un jāizmēra mērītājs un izmantotā stieples garums.No tā aprēķiniet kopējo stieples tilpumu un pēc tam izvēlieties rezistoru ar vismaz 20 mm3 stieples.
(Piemēram, tika konstatēts, ka 6,8 omi/11 vatu rezistoram no RS Components stieples tilpums ir 24 mm3).
Par laimi šie papildu komponenti ir maza izmēra un izmaksu ziņā, un tādējādi Magnabend elektriskās ierīces kopējām izmaksām pievieno tikai dažus dolārus.
Ir papildu shēma, kas vēl nav apspriesta.Tas novērš salīdzinoši nelielu problēmu:
Ja tiek nospiesta START poga un pēc tam netiek pavilkts aiz roktura (kas pretējā gadījumā nodrošinātu pilnīgu saspiešanu), uzglabāšanas kondensators netiks pilnībā uzlādēts un atmagnetizēšanas impulss, kas rodas, atlaižot START pogu, pilnībā nemagnetizēs iekārtu. .Skavas stienis tad paliktu pielipis pie mašīnas, un tas būtu traucēklis.
D4 un R3 pievienošana, kas parādīta zilā krāsā 8. attēlā, ievada piemērotu viļņu formu uzlādes sūkņa ķēdē, lai nodrošinātu, ka C1 tiek uzlādēts pat tad, ja netiek pielietota pilnīga iespīlēšana.(R3 vērtība nav kritiska - 220 omi/10 vati būtu piemēroti lielākajai daļai mašīnu).
8. attēls: ķēde ar atmagnetizēšanu tikai pēc "START":
Lai iegūtu papildinformāciju par ķēdes komponentiem, lūdzu, skatiet sadaļu Komponenti sadaļā "Izveidojiet savu magnabend"
Atsauces nolūkos tālāk ir parādītas visas Magnetic Engineering Pty Ltd ražoto 240 voltu maiņstrāvas, E-Type Magnabend iekārtu shēmas.
Ņemiet vērā, ka, lai darbotos ar 115 V maiņstrāvu, ir jāmaina daudzas komponentu vērtības.
Magnetic Engineering pārtrauca Magnabend iekārtu ražošanu 2003. gadā, kad uzņēmums tika pārdots.
Piezīme: Iepriekš minētā diskusija bija paredzēta, lai izskaidrotu galvenos ķēdes darbības principus, un nav apskatītas visas detaļas.Visas iepriekš parādītās shēmas ir iekļautas arī Magnabend rokasgrāmatās, kas ir pieejamas citur šajā vietnē.
Jāatzīmē arī, ka mēs izstrādājām šīs ķēdes pilnībā cietvielu versijas, kurās strāvas pārslēgšanai releja vietā tika izmantoti IGBT.
Cietvielu ķēde nekad netika izmantota nevienā Magnabend iekārtā, bet tika izmantota īpašiem magnētiem, kurus mēs ražojām ražošanas līnijām.Šajās ražošanas līnijās parasti tika izgatavoti 5000 vienību (piemēram, ledusskapja durvis) dienā.
Magnetic Engineering pārtrauca Magnabend iekārtu ražošanu 2003. gadā, kad uzņēmums tika pārdots.
Lūdzu, izmantojiet saiti Sazināties ar Alanu šajā vietnē, lai iegūtu vairāk informācijas.