MAGNABEND – GRANDINĖS OPERACIJA
Magnabend lakštinio metalo aplankas yra sukurtas kaip nuolatinės srovės tvirtinimo elektromagnetas.
Paprasčiausią grandinę, reikalingą elektromagnetinei ritei valdyti, sudaro tik jungiklis ir tiltinis lygintuvas:
1 pav. Minimali grandinė:
Reikia pažymėti, kad ON/OFF jungiklis yra prijungtas grandinės kintamosios srovės pusėje.Tai leidžia indukcinei ritės srovei cirkuliuoti per tilto lygintuvo diodus po išjungimo, kol srovė eksponentiškai sumažėja iki nulio.
(Diodai tilte veikia kaip „skraidantys atgal“ diodai).
Saugesniam ir patogesniam darbui pageidautina turėti grandinę, kuri užtikrintų dviejų rankų blokavimą ir 2 pakopų fiksavimą.Dviejų rankų blokavimas padeda užtikrinti, kad pirštai nepakliūtų po spaustuku, o pakopinis suspaudimas suteikia švelnesnę pradžią ir leidžia viena ranka laikyti daiktus, kol suaktyvinamas išankstinis suspaudimas.
2 pav. Grandinė su blokavimu ir dviejų pakopų fiksavimu:
Kai paspaudžiamas START mygtukas, į magneto ritę per kintamosios srovės kondensatorių tiekiama nedidelė įtampa, taip sukuriamas lengvas suspaudimo efektas.Šis reaktyvusis ritės srovės ribojimo būdas nereikalauja didelio galios išsklaidymo ribojančiame įrenginyje (kondensatoriuje).
Visiškas suspaudimas pasiekiamas, kai kartu veikia lenkimo sijos valdomas jungiklis ir START mygtukas.
Paprastai pirmiausia paspaudžiamas START mygtukas (kaire ranka), o tada kita ranka traukiama lenkimo sijos rankena.Visiškas suspaudimas neįvyks, nebent 2 jungikliai šiek tiek sutaptų.Tačiau nustačius visišką suspaudimą, nebūtina laikyti START mygtuko.
Liekamasis magnetizmas
Maža, bet reikšminga Magnabend mašinos, kaip ir daugumos elektromagnetų, problema yra liekamojo magnetizmo problema.Tai mažas magnetizmo kiekis, kuris lieka išjungus magnetą.Dėl to gnybtų strypai lieka silpnai prispausti prie magneto korpuso, o tai apsunkina ruošinio pašalinimą.
Magnetiškai minkštos geležies naudojimas yra vienas iš daugelio galimų būdų, kaip įveikti liekamąjį magnetizmą.
Tačiau šią medžiagą sunku gauti atsarginių dydžių, be to, ji yra fiziškai minkšta, o tai reiškia, kad ją būtų lengva sugadinti lenkiant.
Nemagnetinio tarpo įtraukimas į magnetinę grandinę yra bene paprasčiausias būdas sumažinti likutinį magnetizmą.Šis metodas yra veiksmingas ir jį gana lengva pasiekti pagamintame magneto korpuse – tiesiog įdėkite maždaug 0,2 mm storio kartono arba aliuminio gabalą tarp, tarkime, priekinio poliaus ir šerdies, prieš sujungdami magneto dalis.Pagrindinis šio metodo trūkumas yra tas, kad nemagnetinis tarpas sumažina srautą, prieinamą visiškam užspaudimui.Taip pat nėra paprasta įtraukti tarpą į vientisą magneto korpusą, kuris naudojamas E tipo magneto konstrukcijai.
Atvirkštinis poslinkio laukas, sukurtas pagalbinės ritės, taip pat yra veiksmingas metodas.Tačiau tai susiję su nepagrįstu papildomu sudėtingumu gaminant ritę ir valdymo grandinę, nors ji buvo trumpai naudojama ankstyvajame Magnabend projekte.
Mažėjantis svyravimas („skambėjimas“) iš esmės yra labai geras išmagnetinimo būdas.
Šiose osciloskopo nuotraukose pavaizduota įtampa (viršutinis pėdsakas) ir srovė (apatinė trajektorija) Magnabend ritėje su tinkamu kondensatoriumi, prijungtu prie jos, kad ji savaime svyruotų.(Kintamosios srovės maitinimas buvo išjungtas maždaug nuotraukos viduryje).
Pirmoji nuotrauka skirta atvirai magnetinei grandinei, ty be magneto spaustuko.Antrasis paveikslėlis skirtas uždarai magnetinei grandinei, ty su viso ilgio spaustuku ant magneto.
Pirmoje nuotraukoje įtampa rodo svyruojantį svyravimą (skambėjimą), o taip pat ir srovė (apatinis pėdsakas), tačiau antrame paveikslėlyje įtampa nesvyruoja ir srovė net nespėja visiškai apsisukti.Tai reiškia, kad nebūtų magnetinio srauto svyravimų, taigi ir liekamojo magnetizmo panaikinimo.
Problema ta, kad magnetas yra per stipriai slopinamas, daugiausia dėl sūkurinių srovių nuostolių pliene, todėl, deja, šis metodas neveikia Magnabend.
Priverstinis svyravimas yra dar viena idėja.Jei magnetas yra per daug slopinamas, kad savaime svyruotų, jį gali priversti svyruoti aktyvios grandinės, tiekiančios energiją pagal poreikį.Tai taip pat buvo kruopščiai ištirta dėl Magnabend.Pagrindinis jo trūkumas yra tai, kad ji apima pernelyg sudėtingą grandinę.
Atvirkštinio impulso išmagnetinimas yra metodas, kuris pasirodė ekonomiškiausias Magnabend.Šio dizaino detalės atspindi originalų darbą, kurį atliko Magnetic Engineering Pty Ltd. Toliau pateikiama išsami diskusija:
DEMAGNETIZAVIMAS ATGIRTINAI IMPULSUI
Šios idėjos esmė yra kaupti energiją kondensatoriuje ir išleisti ją į ritę iškart po to, kai magnetas yra išjungtas.Poliškumas turi būti toks, kad kondensatorius sukeltų atvirkštinę srovę ritėje.Kondensatoriuje saugomos energijos kiekį galima pritaikyti taip, kad pakaktų liekamajam magnetizmui panaikinti.(Per daug energijos gali persistengti ir iš naujo įmagnetinti magnetą priešinga kryptimi).
Kitas atvirkštinio impulso metodo pranašumas yra tai, kad jis sukuria labai greitą išmagnetinimą ir beveik akimirksniu atpalaiduoja spaustuką nuo magneto.Taip yra todėl, kad prieš prijungiant atvirkštinį impulsą nebūtina laukti, kol ritės srovė sumažės iki nulio.Pritaikius impulsą, ritės srovė priverčiama iki nulio (o po to pasukama atgal) daug greičiau, nei būtų buvęs įprastas eksponentinis skilimas.
3 pav. Pagrindinė atvirkštinio impulso grandinė
Dabar įprastai jungiklio kontakto uždėjimas tarp lygintuvo ir magneto ritės „žaidžia su ugnimi“.
Taip yra todėl, kad indukcinė srovė negali būti staiga nutraukta.Jei taip, tada jungiklio kontaktai sukels lanką ir jungiklis bus sugadintas arba net visiškai sunaikintas.(Mechaninis atitikmuo būtų bandymas staiga sustabdyti smagratį).
Taigi, kad ir kokia būtų sukurta grandinė, ji turi užtikrinti veiksmingą ritės srovės kelią visą laiką, įskaitant kelias milisekundes, kol keičiasi jungiklio kontaktas.
Aukščiau pateikta grandinė, kurią sudaro tik 2 kondensatoriai ir 2 diodai (be relės kontakto), atlieka atminties kondensatoriaus įkrovimo iki neigiamos įtampos (palyginti su ritės atskaitos puse) funkcijas, taip pat suteikia alternatyvų ritės kelią. srovė, kol relės kontaktas veikia.
Kaip tai veikia:
Apskritai D1 ir C2 veikia kaip C1 įkrovimo siurblys, o D2 yra apkabos diodas, neleidžiantis taškui B pereiti prie teigiamo.
Kai magnetas yra ĮJUNGTAS, relės kontaktas bus prijungtas prie jo „normaliai atviro“ (NO) gnybto, o magnetas atliks įprastą darbą, priverždamas lakštinį metalą.Įkrovimo siurblys įkraus C1 iki didžiausios neigiamos įtampos, kurios dydis yra lygus didžiausiai ritės įtampai.C1 įtampa padidės eksponentiškai, tačiau jis bus visiškai įkrautas maždaug per 1/2 sekundės.
Tada jis išlieka tokioje būsenoje, kol įrenginys IŠJUNGTAS.
Iš karto po išjungimo relė veikia trumpai.Per tą laiką labai indukcinė ritės srovė ir toliau cirkuliuos per tiltinio lygintuvo diodus.Dabar, po maždaug 30 milisekundžių delsos, relės kontaktas pradės atsiskirti.Ritės srovė nebegali eiti per lygintuvo diodus, bet randa kelią per C1, D1 ir C2.Šios srovės kryptis yra tokia, kad ji dar labiau padidins neigiamą C1 krūvį ir taip pat pradės įkrauti C2.
C2 vertė turi būti pakankamai didelė, kad būtų galima valdyti įtampos kilimo greitį per atidarymo relės kontaktą ir užtikrinti, kad nesusidarytų lankas.Įprastai relei pakanka maždaug 5 mikrofaradų vienam ritės srovės amperiui.
Toliau pateiktame 4 paveiksle parodyta informacija apie bangų formas, kurios atsiranda per pirmąją pusę sekundės po išjungimo.Įtampos rampa, kurią valdo C2, aiškiai matoma raudoname paveikslėlio viduryje, ji pažymėta „Relės kontaktas važiuojant“.(Iš šio pėdsako galima nustatyti tikrąjį skrydžio laiką; jis yra apie 1,5 ms).
Kai tik relės armatūra nusileidžia ant NC gnybto, neigiamo krūvio saugojimo kondensatorius prijungiamas prie magnetinės ritės.Tai ne iš karto apverčia ritės srovę, bet dabar ji teka "įkalnėn", todėl ji greitai perkeliama per nulį ir link neigiamo piko, kuris atsiranda maždaug po 80 ms po akumuliacinio kondensatoriaus prijungimo.(Žr. 5 pav.).Neigiama srovė sukels neigiamą magneto srautą, kuris panaikins liekamąjį magnetizmą, o gnybtas ir ruošinys bus greitai atlaisvinti.
4 pav. Išplėstinės bangos formos
5 pav. Įtampos ir srovės bangų formos ant magnetinės ritės
Aukščiau esančiame 5 paveiksle pavaizduotos įtampos ir srovės bangos ant magneto ritės išankstinio užspaudimo, visos suspaudimo fazės ir išmagnetinimo fazės metu.
Manoma, kad šios išmagnetinimo grandinės paprastumas ir efektyvumas turėtų reikšti, kad ji bus pritaikyta kituose elektromagnetuose, kuriuos reikia išmagnetinti.Net jei liekamasis magnetizmas nėra problema, ši grandinė vis tiek gali būti labai naudinga norint labai greitai pakeisti ritės srovę iki nulio ir taip greitai atleisti.
Praktinė Magnabend grandinė:
Aukščiau aptartos grandinės koncepcijos gali būti sujungtos į visą grandinę su dviejų rankų blokavimu ir atbulinio impulso išmagnetinimu, kaip parodyta toliau (6 pav.):
6 pav. Kombinuota grandinė
Ši grandinė veiks, bet, deja, ji yra šiek tiek nepatikima.
Norint užtikrinti patikimą veikimą ir ilgesnį jungiklio tarnavimo laiką, prie pagrindinės grandinės reikia pridėti keletą papildomų komponentų, kaip parodyta toliau (7 pav.):
7 pav. Kombinuota grandinė su patobulinimais
SW1:
Tai 2 polių izoliacinis jungiklis.Jis pridedamas dėl patogumo ir siekiant atitikti elektros standartus.Taip pat pageidautina, kad šiame jungiklyje būtų neoninė indikatoriaus lemputė, rodanti grandinės ON/OFF būseną.
D3 ir C4:
Be D3 relės fiksavimas yra nepatikimas ir šiek tiek priklauso nuo tinklo bangos formos fazavimo lenkimo spindulio jungiklio veikimo metu.D3 įveda delsą (paprastai 30 milisekundžių) relės iškritimui.Taip įveikiama fiksavimo problema, taip pat naudinga turėti išėjimo delsą prieš pat išmagnetinimo impulso pradžią (vėliau ciklo metu).C4 suteikia relės grandinės kintamos srovės jungtį, kuri kitu atveju būtų pusės bangos trumpasis jungimas, kai paspaudžiamas START mygtukas.
THERM.JUNGIKLIS:
Šio jungiklio korpusas liečiasi su magneto korpusu ir, jei magnetas įkaista (>70 C), jis atidarys grandinę.Sujungimas nuosekliai su relės rite reiškia, kad jis turi perjungti tik mažą srovę per relės ritę, o ne visą magneto srovę.
R2:
Kai paspaudžiamas START mygtukas, relė įsijungia ir bus įjungimo srovė, kuri įkrauna C3 per tiltinį lygintuvą, C2 ir diodą D2.Be R2 šioje grandinėje nebūtų pasipriešinimo ir dėl to susidaranti didelė srovė gali pažeisti START jungiklio kontaktus.
Taip pat yra dar viena grandinės sąlyga, kai R2 užtikrina apsaugą: jei lenkimo pluošto jungiklis (SW2) juda iš NO gnybto (kur jis neša visą magneto srovę) į NC gnybtą, tada dažnai susidaro lankas ir jei START jungiklis tuo metu vis dar buvo laikomas, tada C3 iš tikrųjų būtų trumpai jungtas ir, priklausomai nuo C3 įtampos, tai gali sugadinti SW2.Tačiau vėlgi R2 apribotų šią trumpojo jungimo srovę iki saugios vertės.R2 reikia tik mažos varžos vertės (paprastai 2 omai), kad būtų užtikrinta pakankama apsauga.
Varistorius:
Varistorius, jungiamas tarp lygintuvo kintamosios srovės gnybtų, paprastai nieko nedaro.Bet jei tinkle yra viršįtampio įtampa (pavyzdžiui, dėl netoliese esančio žaibo smūgio), varistorius sugers viršįtampio energiją ir neleis įtampos šuoliui pažeisti tiltinio lygintuvo.
R1:
Jei išmagnetinimo impulso metu būtų paspaudžiamas START mygtukas, tai greičiausiai sukeltų lanką ties relės kontaktu, kuris savo ruožtu iš esmės sutrumpėtų C1 (akumuliatoriaus kondensatorius).Kondensatoriaus energija būtų išleidžiama į grandinę, kurią sudaro C1, tiltinis lygintuvas ir lankas relėje.Be R1 šioje grandinėje yra labai maža varža, todėl srovė būtų labai didelė ir jos pakaktų suvirinti kontaktus relėje.R1 suteikia apsaugą šiuo (šiek tiek neįprastu) atveju.
Speciali pastaba dėl R1 pasirinkimo:
Jei įvyks aukščiau aprašytas atvejis, R1 sugers beveik visą energiją, kuri buvo sukaupta C1, nepaisant tikrosios R1 vertės.Norime, kad R1 būtų didelis, palyginti su kitomis grandinės varžomis, bet mažas, palyginti su Magnabend ritės varža (kitaip R1 sumažintų išmagnetinimo impulso efektyvumą).Apytiksliai 5–10 omų vertė būtų tinkama, bet kokia galia turėtų būti R1?Tai, ką mes tikrai turime nurodyti, yra rezistoriaus impulso galia arba energijos įvertinimas.Tačiau ši charakteristika paprastai nenurodyta galios rezistoriams.Mažos vertės galios rezistoriai paprastai yra suvynioti viela ir mes nustatėme, kad kritinis veiksnys, į kurį reikia atkreipti dėmesį šiame rezistoriuje, yra faktinio jo konstrukcijoje naudojamo laido kiekis.Turite atidaryti pavyzdinį rezistorių ir išmatuoti naudojamo laido matuoklį bei ilgį.Iš to apskaičiuokite bendrą laido tūrį ir pasirinkite rezistorių, kurio vielos plotis ne mažesnis kaip 20 mm3.
(Pavyzdžiui, 6,8 omų/11 vatų rezistoriaus iš RS Components vielos tūris yra 24 mm3).
Laimei, šie papildomi komponentai yra mažo dydžio ir kainuoja, todėl prie bendros Magnabend elektros įrangos kainos pridedami tik keli doleriai.
Yra papildoma grandinės dalis, kuri dar nebuvo aptarta.Taip įveikiama palyginti nedidelė problema:
Jei paspaudžiamas START mygtukas ir po to netraukiama rankenos (kas kitu atveju visiškai užsifiksuotų), akumuliacinis kondensatorius nebus visiškai įkrautas ir išmagnetinimo impulsas, atsirandantis atleidus START mygtuką, mašinos visiškai neišmagnetins. .Tada spaustukas liktų prilipęs prie mašinos ir tai būtų nepatogus.
Pridėjus D4 ir R3, parodytus mėlynai 8 paveiksle toliau, į įkrovimo siurblio grandinę tiekiama tinkama bangos forma, siekiant užtikrinti, kad C1 būtų įkraunamas, net jei nenaudojamas pilnas užspaudimas.(R3 reikšmė nėra kritinė – 220 omų/10 vatų tiktų daugumai mašinų).
8 pav. Grandinė su išmagnetinimu tik po „START“:
Norėdami gauti daugiau informacijos apie grandinės komponentus, žr. Komponentų skyrių „Sukurkite savo magnabendą“
Žemiau pateiktos visos Magnetic Engineering Pty Ltd. pagamintų 240 voltų kintamosios srovės, E-Type Magnabend mašinų grandinės schemos.
Atkreipkite dėmesį, kad norint dirbti su 115 V kintamosios srovės įtampa, reikės pakeisti daugelį komponentų verčių.
Magnetic Engineering nutraukė Magnabend mašinų gamybą 2003 m., kai verslas buvo parduotas.
Pastaba: Aukščiau pateikta diskusija buvo skirta paaiškinti pagrindinius grandinės veikimo principus, o ne visos detalės.Visos aukščiau pateiktos grandinės taip pat įtrauktos į Magnabend vadovus, kuriuos galite rasti kitur šioje svetainėje.
Taip pat reikia pažymėti, kad sukūrėme visiškai kietojo kūno versijas, kuriose buvo naudojami IGBT, o ne relė srovei perjungti.
Kietojo kūno grandinė niekada nebuvo naudojama jokiose Magnabend mašinose, bet buvo naudojama specialiems magnetams, kuriuos gaminome gamybos linijoms.Paprastai šiose gamybos linijose per dieną pagaminama 5000 prekių (pavyzdžiui, šaldytuvo durys).
Magnetic Engineering nutraukė Magnabend mašinų gamybą 2003 m., kai verslas buvo parduotas.
Norėdami gauti daugiau informacijos, naudokite nuorodą Susisiekite su Alanu šioje svetainėje.