МАГНАБЕНД - РАБОТА СХЕМА
Папка з ліставога металу Magnabend распрацавана як заціскны электрамагніт пастаяннага току.
Самая простая схема, неабходная для кіравання электрамагнітнай шпулькай, складаецца толькі з перамыкача і маставога выпрамніка:
Малюнак 1: Мінімальная схема:
Варта адзначыць, што выключальнік ВКЛ/ВЫКЛ падлучаны да ланцуга пераменнага току.Гэта дазваляе току індуктыўнай шпулькі цыркуляваць праз дыёды ў маставым выпрамніку пасля выключэння, пакуль ток не зменшыцца ў геаметрычнай прагрэсіі да нуля.
(Дыёды ў мосце дзейнічаюць як "зваротныя" дыёды).
Для больш бяспечнай і зручнай працы пажадана мець схему, якая забяспечвае 2-ручную блакіроўку, а таксама 2-ступеністы заціск.Двухручная блакіроўка дапамагае гарантаваць, што пальцы не могуць быць захоплены заціскной планкай, а паэтапнае зацісканне дае больш мяккі старт, а таксама дазваляе адной рукой трымаць рэчы на месцы, пакуль не актывуецца папярэдні заціск.
Малюнак 2: Схема з блакаваннем і 2-ступеністым заціскам:
Пры націсканні кнопкі ПУСК невялікая напруга падаецца на катушку магніта праз кандэнсатар пераменнага току, што стварае лёгкі эфект заціску.Гэты рэактыўны метад абмежавання току ў шпульцы не прадугледжвае значнага рассейвання магутнасці ў абмежавальнай прыладзе (кандэнсатары).
Поўнае зацісканне атрымліваецца, калі пераключальнік, які кіруецца гнуткай бэлькай, і кнопка СТАРТ працуюць адначасова.
Звычайна спачатку націскаецца кнопка СТАРТ (левай рукой), а потым другой рукой цягнецца ручка гнуткай бэлькі.Поўнае зацісканне не адбудзецца, калі няма некаторага перакрыцця ў працы 2 пераключальнікаў.Аднак пасля поўнага заціску няма неабходнасці працягваць утрымліваць кнопку СТАРТ.
Рэшткавы магнетызм
Невялікай, але значнай праблемай машыны Magnabend, як і большасці электрамагнітаў, з'яўляецца праблема рэшткавага магнетызму.Гэта невялікая колькасць магнетызму, якая застаецца пасля выключэння магніта.Гэта прыводзіць да таго, што заціскныя планкі застаюцца слаба прыціснутымі да корпуса магніта, што ўскладняе выдаленне нарыхтоўкі.
Выкарыстанне магнітна-мяккага жалеза - адзін з многіх магчымых падыходаў да пераадолення рэшткавага магнетызму.
Аднак гэты матэрыял цяжка атрымаць у стандартных памерах, а таксама ён фізічна мяккі, што азначае, што яго можна лёгка пашкодзіць на гнуткавым станку.
Уключэнне немагнітнага зазору ў магнітны ланцуг, магчыма, з'яўляецца самым простым спосабам паменшыць рэшткавы магнетызм.Гэты метад з'яўляецца эфектыўным і даволі простым для выканання ў вырабленым корпусе магніта - проста ўстаўце кавалак кардона або алюмінія таўшчынёй каля 0,2 мм паміж, скажам, пярэднім полюсам і часткай стрыжня перад тым, як злучыць часткі магніта.Галоўны недахоп гэтага метаду заключаецца ў тым, што немагнітны зазор сапраўды памяншае паток, даступны для поўнага заціску.Таксама не так проста ўключыць шчыліну ў цэльны корпус магніта, які выкарыстоўваецца для канструкцыі магніта E-тыпу.
Поле зваротнага зрушэння, якое ствараецца дапаможнай шпулькай, таксама з'яўляецца эфектыўным метадам.Але гэта прадугледжвае неапраўданую дадатковую складанасць у вытворчасці шпулькі, а таксама ў схеме кіравання, хоць яна выкарыстоўвалася на кароткі час у ранняй канструкцыі Magnabend.
Затухаючае ваганне ("звон") канцэптуальна з'яўляецца вельмі добрым метадам размагнічвання.
Гэтыя фотаздымкі асцылографа адлюстроўваюць напружанне (верхняя рыса) і ток (ніжняя рыса) у шпульцы Magnabend з адпаведным кандэнсатарам, падлучаным праз яе, каб зрабіць яе самавагальнай.(Падача пераменнага току была адключана прыкладна ў сярэдзіне малюнка).
На першым малюнку паказаны адкрыты магнітны ланцуг, гэта значыць без заціску на магніце.Другі малюнак - для замкнёнага магнітнага ланцуга, гэта значыць з заціскной планкай на магніце поўнай даўжыні.
На першым малюнку напруга дэманструе затухаючыя ваганні (звон), як і ток (ніжняя рыса), але на другім малюнку напружанне не вагаецца, і ток наогул не можа змяніцца.Гэта азначае, што не было б ваганняў магнітнага патоку і, такім чынам, не адмены рэшткавага магнетызму.
Праблема ў тым, што магніт занадта моцна затухаў, галоўным чынам з-за страт на віхравыя токі ў сталі, і таму, на жаль, гэты метад не працуе для Magnabend.
Прымусовыя ваганні - яшчэ адна ідэя.Калі магніт занадта дэмпфаваны для аўтаваганняў, яго можна прымусіць вагацца з дапамогай актыўных ланцугоў, якія забяспечваюць энергію па меры неабходнасці.Гэта таксама было старанна даследавана для Magnabend.Яго галоўны недахоп у тым, што ён уключае занадта складаную схему.
Размагнічванне зваротным імпульсам - гэта метад, які апынуўся найбольш эканамічна эфектыўным для Magnabend.Падрабязнасці гэтай канструкцыі ўяўляюць сабой арыгінальную працу, выкананую Magnetic Engineering Pty Ltd. Далей ідзе падрабязнае абмеркаванне:
ЗВАРОТНА-ІМПУЛЬСНАЕ РАЗМАГНІЧЫВАННЕ
Сутнасць гэтай ідэі заключаецца ў тым, каб назапашваць энергію ў кандэнсатары, а затым выдаваць яе ў катушку адразу пасля выключэння магніта.Палярнасць павінна быць такой, каб кандэнсатар выклікаў зваротны ток у шпульцы.Колькасць энергіі, якая захоўваецца ў кандэнсатары, можа быць наладжана так, каб яна была дастатковай для адмены рэшткавага магнетызму.(Занадта вялікая колькасць энергіі можа перамагчычыць яе і намагніціць магніт у процілеглым кірунку).
Яшчэ адна перавага зваротна-імпульснага метаду заключаецца ў тым, што ён забяспечвае вельмі хуткае размагнічванне і амаль імгненнае вызваленне заціску ад магніта.Гэта адбываецца таму, што няма неабходнасці чакаць, пакуль ток шпулькі згасне да нуля, перш чым падключыць зваротны імпульс.Пры падачы імпульсу ток у шпульцы даводзіцца да нуля (а потым да зваротнага) значна хутчэй, чым было б яго звычайнае экспанентнае спаданне.
Малюнак 3: Базавая схема зваротнага імпульсу
Зараз, як правіла, размяшчэнне кантакту перамыкача паміж выпрамніком і шпулькай магніта - гэта "гульня з агнём".
Гэта таму, што індуктыўны ток не можа быць раптоўна перапынены.Калі гэта так, то на кантактах выключальніка з'явіцца дуга і выключальнік будзе пашкоджаны ці нават цалкам разбураны.(Механічны эквівалент - гэта спроба раптоўна спыніць махавік).
Такім чынам, якая б схема ні была распрацавана, яна павінна забяспечваць эфектыўны шлях для току шпулькі ўвесь час, у тым ліку на працягу некалькіх мілісекунд, пакуль кантакт перамыкача пераключаецца.
Прыведзеная вышэй схема, якая складаецца толькі з 2 кандэнсатараў і 2 дыёдаў (плюс кантакт рэле), выконвае функцыі зарадкі назапашвальнага кандэнсатара да адмоўнага напружання (адносна эталоннага боку шпулькі), а таксама забяспечвае альтэрнатыўны шлях для шпулькі ток, пакуль кантакт рэле знаходзіцца на ляту.
Як гэта працуе:
У цэлым D1 і C2 дзейнічаюць як помпа зарада для C1, у той час як D2 з'яўляецца заціскным дыёдам, які ўтрымлівае кропку B ад станоўчага стану.
Пакуль магніт уключаны, кантакт рэле будзе падлучаны да "нармальна адкрытай" (NO) клемы, і магніт будзе выконваць сваю звычайную працу па зацісканні ліставога металу.Насос зарада будзе зараджаць C1 да пікавага адмоўнага напружання, роўнага па велічыні пікавага напружання шпулькі.Напружанне на C1 будзе павялічвацца ў геаметрычнай прагрэсіі, але ён будзе цалкам зараджаны прыкладна за 1/2 секунды.
Затым ён застаецца ў гэтым стане, пакуль машына не будзе выключана.
Адразу пасля адключэння рэле спрацоўвае на кароткі час.На працягу гэтага часу ток шпулькі з высокай індуктыўнасцю будзе працягваць цыркуляваць праз дыёды ў маставым выпрамніку.Цяпер, пасля затрымкі прыкладна ў 30 мілісекунд, кантакт рэле пачне раз'ядноўвацца.Ток шпулькі больш не можа праходзіць праз дыёды выпрамніка, а замест гэтага знаходзіць шлях праз C1, D1 і C2.Напрамак гэтага току такі, што ён яшчэ больш павялічыць адмоўны зарад на C1 і пачне зараджаць C2 таксама.
Значэнне C2 павінна быць дастаткова вялікім, каб кантраляваць хуткасць росту напружання на размыкаючым кантакце рэле, каб гарантаваць, што дуга не ўтвараецца.Для звычайнага рэле дастаткова значэння каля 5 мікрафарад на ампер току шпулькі.
На малюнку 4 ніжэй дэталёва паказаны сігналы, якія ўзнікаюць на працягу першай паловы секунды пасля выключэння.Рамка напружання, якая кантралюецца C2, добра бачная на чырвонай рысцы ў цэнтры малюнка, яна пазначана як «Кантакт рэле на ляту».(Сапраўдны час пралёта можна вызначыць па гэтай трасе; ён складае каля 1,5 мс).
Як толькі якар рэле прызямляецца на сваёй клеме NC, адмоўна зараджаны назапашвальны кандэнсатар падключаецца да шпулькі магніта.Гэта не адразу адмяняе ток шпулькі, але ток зараз ідзе "ў гару", і, такім чынам, ён хутка пераходзіць праз нуль і да адмоўнага піка, які ўзнікае прыкладна праз 80 мс пасля падключэння назапашвальніка.(Глядзіце малюнак 5).Адмоўны ток выкліча адмоўны паток у магнеце, які анулюе рэшткавы магнетызм, і заціскная планка і дэталь будуць хутка вызвалены.
Малюнак 4: Разгорнутыя сігналы
Малюнак 5: Сігналы напружання і току на шпульцы магніта
На малюнку 5 вышэй паказаны формы сігналу напружання і току на шпульцы магніта падчас фазы папярэдняга заціску, фазы поўнага заціску і фазы размагнічвання.
Мяркуецца, што прастата і эфектыўнасць гэтай схемы размагнічвання павінна азначаць, што яна знойдзе прымяненне ў іншых электрамагнітах, якія патрабуюць размагнічвання.Нават калі рэшткавы магнетызм не з'яўляецца праблемай, гэтая схема ўсё роўна можа быць вельмі карыснай для вельмі хуткай камутацыі току шпулькі да нуля і, такім чынам, хуткага вызвалення.
Практычная схема Магнабенда:
Разгледжаныя вышэй канцэпцыі схемы можна аб'яднаць у поўную схему з 2-ручной блакіроўкай і размагнічваннем зваротнага імпульсу, як паказана ніжэй (малюнак 6):
Малюнак 6: Камбінаваная схема
Гэтая схема будзе працаваць, але, на жаль, яна некалькі ненадзейная.
Для забеспячэння надзейнай працы і больш працяглага тэрміну службы выключальніка неабходна дадаць некаторыя дадатковыя кампаненты да асноўнай схемы, як паказана ніжэй (малюнак 7):
Малюнак 7: Камбінаваная схема з удакладненнямі
SW1:
Гэта 2-полюсны раз'яднальнік.Ён дададзены для зручнасці і адпаведнасці электрычным стандартам.Пажадана таксама, каб гэты выключальнік утрымліваў неонавы індыкатар, каб паказваць статус ВКЛ/ВЫКЛ ланцуга.
D3 і C4:
Без D3 фіксацыя рэле ненадзейная і ў некаторай ступені залежыць ад фазіроўкі формы сеткавага сігналу ў момант спрацоўвання перамыкача згінальнай бэлькі.D3 уводзіць затрымку (звычайна 30 мілісекунд) у выключэнні рэле.Гэта дазваляе пераадолець праблему фіксацыі, і таксама карысна мець затрымку адключэння непасрэдна перад пачаткам імпульсу размагнічвання (пазней у цыкле).C4 забяспечвае злучэнне пераменнага току ланцуга рэле, якое ў адваротным выпадку было б паўхвалевым кароткім замыканнем пры націсканні кнопкі СТАРТ.
ТЭРМ.ПЕРАКЛЮЧАЦЬ:
Корпус гэтага выключальніка датыкаецца з корпусам магніта, і ён размыкаецца, калі магніт становіцца занадта гарачым (>70 C).Размяшчэнне яго паслядоўна са шпулькай рэле азначае, што ён павінен пераключаць толькі невялікі ток праз шпульку рэле, а не поўны ток магніта.
R2:
Пры націсканні кнопкі СТАРТ рэле ўключаецца, а затым з'яўляецца пусковы ток, які зараджае C3 праз моставы выпрамнік, C2 і дыёд D2.Без R2 у гэтай ланцугу не было б супраціву, і ў выніку высокі ток мог бы пашкодзіць кантакты ў пераключальніку START.
Акрамя таго, існуе іншая ўмова ланцуга, пры якой R2 забяспечвае абарону: калі перамыкач згінаючагася прамяня (SW2) перамяшчаецца ад клемы NO (дзе ён будзе несці поўны ток магніта) да клемы NC, часта ўтвараецца дуга, і калі Пераключальнік ПУСК у гэты час усё яшчэ ўтрымліваўся, тады C3 фактычна будзе замыканы, і, у залежнасці ад таго, якое напружанне было на C3, гэта можа пашкодзіць SW2.Аднак зноў R2 абмяжуе гэты ток кароткага замыкання да бяспечнага значэння.Для R2 неабходна толькі нізкае значэнне супраціву (звычайна 2 Ом), каб забяспечыць дастатковую абарону.
Варыстар:
Варыстар, які падлучаны паміж клемамі пераменнага току выпрамніка, звычайна нічога не робіць.Але калі ў сетцы адбываецца скачок напружання (напрыклад, з-за блізкага ўдару маланкі), то варыстар паглыне энергію ўсплёску і не дасць скачку напружання пашкодзіць моставы выпрамнік.
R1:
Калі кнопку СТАРТ трэба было націснуць падчас імпульсу размагнічвання, гэта, хутчэй за ўсё, выклікала б дугу на кантакце рэле, якая, у сваю чаргу, прывяла б да кароткага замыкання C1 (назапашвальнага кандэнсатара).Энергія кандэнсатара будзе скідацца ў ланцуг, які складаецца з C1, маставога выпрамніка і дугі ў рэле.Без R1 у гэтай ланцугу вельмі малы супраціў, таму ток быў бы вельмі высокім і яго было б дастаткова для зварвання кантактаў у рэле.R1 забяспечвае абарону ў гэтай (некалькі незвычайнай) сітуацыі.
Асаблівая заўвага адносна выбару R1:
Калі выпадак, апісаны вышэй, адбудзецца, то R1 паглыне практычна ўсю энергію, якая была захавана ў C1, незалежна ад фактычнага значэння R1.Мы хочам, каб R1 быў вялікім у параўнанні з супраціўленнем іншых ланцугоў, але малым у параўнанні з супраціўленнем шпулькі Magnabend (у адваротным выпадку R1 знізіў бы эфектыўнасць імпульсу размагнічвання).Значэнне ад 5 да 10 Ом было б прыдатным, але якую намінальную магутнасць павінен мець R1?Тое, што нам сапраўды трэба ўказаць, гэта магутнасць імпульсу, або энергетычны рэйтынг рэзістара.Але гэтая характарыстыка звычайна не вызначаецца для сілавых рэзістараў.Рэзістары нізкай магутнасці звычайна з'яўляюцца драцянымі, і мы вызначылі, што крытычным фактарам, на які варта звярнуць увагу ў гэтым рэзістары, з'яўляецца колькасць фактычнага дроту, які выкарыстоўваецца ў яго канструкцыі.Вам трэба ўзламаць узор рэзістара і вымераць калібр і даўжыню выкарыстоўванага дроту.Адсюль вылічыце агульны аб'ём дроту, а затым выберыце рэзістар з аб'ёмам дроту не менш за 20 мм3.
(Напрыклад, было ўстаноўлена, што рэзістар 6,8 Ом/11 Вт ад RS Components мае аб'ём дроту 24 мм3).
На шчасце, гэтыя дадатковыя кампаненты невялікія па памеры і кошце і, такім чынам, дадаюць усяго некалькі долараў да агульнага кошту электраабсталявання Magnabend.
Ёсць дадатковая схема, якая яшчэ не абмяркоўвалася.Гэта пераадольвае адносна нязначную праблему:
Калі націснуць кнопку СТАРТ і не пацягнуць за ручку (што ў адваротным выпадку прывяло б да поўнага заціску), то назапашвальны кандэнсатар не будзе цалкам зараджаны, а імпульс размагнічвання, які ўзнікае пры адпусканні кнопкі СТАРТ, не размагніціць машыну цалкам. .У такім выпадку заціскная планка застанецца прыліплай да машыны, і гэта будзе непрыемнасцю.
Даданне D4 і R3, паказанае сінім колерам на малюнку 8 ніжэй, падае прыдатную форму сігналу ў ланцуг накачкі зарада, каб гарантаваць, што C1 зараджаецца, нават калі поўнае зацісканне не ўжываецца.(Значэнне R3 не з'яўляецца крытычным - 220 Ом/10 Вт падыдуць большасці машын).
Малюнак 8: Схема з размагнічваннем толькі пасля "СТАРТ":
Для атрымання дадатковай інфармацыі аб кампанентах схемы, калі ласка, звярніцеся да раздзела "Кампаненты" ў "Стварыце свой уласны Magnabend"
Для даведкі поўныя схемы 240 В пераменнага току машын E-Type Magnabend, вырабленых Magnetic Engineering Pty Ltd, паказаны ніжэй.
Звярніце ўвагу, што для працы ад 115 В пераменнага току трэба будзе змяніць значэнні многіх кампанентаў.
Magnetic Engineering спыніла вытворчасць машын Magnabend у 2003 годзе, калі бізнес быў прададзены.
Заўвага: прыведзенае вышэй абмеркаванне мела на мэце растлумачыць асноўныя прынцыпы працы схемы, і не ўсе дэталі былі разгледжаны.Поўныя схемы, паказаныя вышэй, таксама ўключаны ў кіраўніцтва Magnabend, якое даступна ў іншых месцах на гэтым сайце.
Варта таксама адзначыць, што мы распрацавалі цалкам цвёрдацельныя версіі гэтай схемы, якія выкарыстоўвалі IGBT замест рэле для пераключэння току.
Цвёрдацельны контур ніколі не выкарыстоўваўся ні ў якіх машынах Magnabend, але выкарыстоўваўся для спецыяльных магнітаў, якія мы выраблялі для вытворчых ліній.Гэтыя вытворчыя лініі звычайна выраблялі 5000 прадметаў (напрыклад, дзверцы халадзільніка) у дзень.
Magnetic Engineering спыніла вытворчасць машын Magnabend у 2003 годзе, калі бізнес быў прададзены.
Калі ласка, выкарыстоўвайце спасылку "Звязацца з Аланам" на гэтым сайце, каб атрымаць дадатковую інфармацыю.