MAGNABEND - KRINGBEDIENING
Die Magnabend-plaatmetaalvouer is ontwerp as 'n GS-klemelektromagneet.
Die eenvoudigste stroombaan wat nodig is om die elektromagnetiese spoel aan te dryf, bestaan slegs uit 'n skakelaar en 'n bruggelykrigter:
Figuur 1: Minimale stroombaan:
Daar moet kennis geneem word dat die AAN/AF skakelaar aan die AC kant van die stroombaan gekoppel is.Dit laat die induktiewe spoelstroom toe om deur die diodes in die bruggelykrigter te sirkuleer na afskakeling totdat die stroom eksponensieel tot nul verval.
(Die diodes in die brug dien as "terugvlug"-diodes).
Vir 'n veiliger en geriefliker werking is dit wenslik om 'n stroombaan te hê wat 'n 2-hand-vergrendeling en ook 2-stadium-klem voorsien.Die 2-hand grendel help om te verseker dat vingers nie onder die klemstang vasgevang kan word nie en die verhoogde klem gee 'n sagter begin en laat ook een hand toe om dinge in plek te hou totdat die voorafklem geaktiveer is.
Figuur 2: Stroombaan met vergrendeling en 2-stadium klem:
Wanneer die START-knoppie gedruk word, word 'n klein spanning aan die magneetspoel gelewer via die AC-kapasitor wat 'n ligte klem effek lewer.Hierdie reaktiewe metode om die stroom na die spoel te beperk, behels geen noemenswaardige kragdissipasie in die beperkingstoestel (die kapasitor) nie.
Volle klem word verkry wanneer beide die buigbalk-aangedrewe skakelaar en die START-knoppie saam bedien word.
Tipies sal die START-knoppie eers gedruk word (met die linkerhand) en dan sal die handvatsel van die buigbalk met die ander hand getrek word.Volle klem sal nie plaasvind nie, tensy daar 'n mate van oorvleueling in die werking van die 2 skakelaars is.Sodra volle klem egter vasgestel is, is dit nie nodig om aan te hou om die START-knoppie in te hou nie.
Residuele magnetisme
’n Klein maar beduidende probleem met die Magnabend-masjien, soos met die meeste elektromagnete, is die probleem van oorblywende magnetisme.Dit is die klein hoeveelheid magnetisme wat oorbly nadat die magneet AF geskakel is.Dit veroorsaak dat die klemstawe swak aan die magneetliggaam vasgeklem bly, wat die verwydering van die werkstuk moeilik maak.
Die gebruik van magneties sagte yster is een van vele moontlike benaderings om oorblywende magnetisme te oorkom.
Hierdie materiaal is egter moeilik om in voorraadgroottes te verkry en dit is ook fisies sag wat beteken dat dit maklik in 'n buigmasjien beskadig kan word.
Die insluiting van 'n nie-magnetiese gaping in die magnetiese stroombaan is miskien die eenvoudigste manier om oorblywende magnetisme te verminder.Hierdie metode is doeltreffend en is redelik maklik om te bereik in 'n vervaardigde magneetliggaam - inkorporeer net 'n stuk karton of aluminium van ongeveer 0,2 mm dik tussen sê die voorste paal en die kernstuk voordat die magneetdele aanmekaar vasgebout word.Die grootste nadeel van hierdie metode is dat die nie-magnetiese gaping wel die vloed wat beskikbaar is vir volle klem verminder.Dit is ook nie reguit vorentoe om die gaping in 'n een-stuk magneet liggaam in te sluit soos gebruik vir die E-tipe magneet ontwerp.
'n Omgekeerde voorspanningsveld, geproduseer deur 'n hulpspoel, is ook 'n effektiewe metode.Maar dit behels ongeregverdigde ekstra kompleksiteit in die vervaardiging van die spoel en ook in die beheerkringe, hoewel dit kortliks in 'n vroeë Magnabend-ontwerp gebruik is.
'n Verrottende ossillasie ("ringing") is konseptueel 'n baie goeie metode vir demagnetisering.
Hierdie ossilloskoopfoto's beeld die spanning (boonste spoor) en stroom (onderste spoor) uit in 'n Magnabend-spoel met 'n geskikte kapasitor wat daaroor gekoppel is om dit self te laat ossilleer.(Die AC-toevoer is ongeveer in die middel van die prentjie afgeskakel).
Die eerste prentjie is vir 'n oop magnetiese stroombaan, dit wil sê met geen klemstaaf op die magneet nie.Die tweede prentjie is vir 'n geslote magnetiese stroombaan, dit wil sê met 'n volle lengte klembalk op die magneet.
In die eerste prent vertoon die spanning vervallende ossillasie (ringing) en so ook die stroom (laer spoor), maar in die tweede prent ossilleer die spanning nie en kry die stroom dit glad nie eers reg om om te keer nie.Dit beteken dat daar geen ossillasie van die magnetiese vloed sal wees nie en dus geen kansellasie van residuele magnetisme nie.
Die probleem is dat die magneet te swaar gedemp is, hoofsaaklik as gevolg van werwelstroomverliese in die staal, en dus werk hierdie metode ongelukkig nie vir die Magnabend nie.
Geforseerde ossillasie is nog 'n idee.As die magneet te gedemp is om self te ossilleer, kan dit gedwing word om te ossilleer deur aktiewe stroombane wat energie verskaf soos benodig.Dit is ook vir die Magnabend deeglik ondersoek.Die grootste nadeel daarvan is dat dit te ingewikkelde stroombane behels.
Omgekeerde-puls-demagnetisering is die metode wat die meeste koste-effektief vir die Magnabend bewys het.Die besonderhede van hierdie ontwerp verteenwoordig oorspronklike werk wat deur Magnetic Engineering Pty Ltd uitgevoer is. 'n Gedetailleerde bespreking volg:
OMKEER-PULSE DEMAGNETISERING
Die kern van hierdie idee is om energie in 'n kapasitor te stoor en dit dan in die spoel vry te stel net nadat die magneet afgeskakel is.Die polariteit moet so wees dat die kapasitor 'n omgekeerde stroom in die spoel sal induseer.Die hoeveelheid energie wat in die kapasitor gestoor word, kan aangepas word om net voldoende te wees om die oorblywende magnetisme te kanselleer.(Te veel energie kan dit oordoen en die magneet weer in die teenoorgestelde rigting magnetiseer).
'n Verdere voordeel van die omgekeerde-pulsmetode is dat dit baie vinnige demagnetisering en 'n byna onmiddellike vrystelling van die klemstang van die magneet produseer.Dit is omdat dit nie nodig is om te wag vir die spoelstroom om tot nul te verval voordat die terugwaartse puls verbind word nie.By aanwending van die puls word die spoelstroom baie vinniger na nul (en dan in omgekeerde rigting) gedwing as wat die normale eksponensiële verval daarvan sou gewees het.
Figuur 3: Basiese omgekeerde-pulskring
Nou, normaalweg, "speel met vuur" om 'n skakelkontak tussen die gelykrigter en die magneetspoel te plaas.
Dit is omdat 'n induktiewe stroom nie skielik onderbreek kan word nie.As dit is dan sal die skakelaar kontakte boog en die skakelaar sal beskadig of selfs heeltemal vernietig word.(Die meganiese ekwivalent sal probeer om skielik 'n vliegwiel te stop).
Dus, watter stroombaan ook al ontwerp word, moet te alle tye 'n effektiewe pad vir die spoelstroom verskaf, insluitend vir die paar millisekondes terwyl 'n skakelaarkontak oorskakel.
Die bogenoemde stroombaan, wat slegs uit 2 kapasitors en 2 diodes (plus 'n afloskontak) bestaan, bereik die funksies om die bergingskapasitor te laai tot 'n negatiewe spanning (relatief tot die verwysingskant van die spoel) en verskaf ook 'n alternatiewe pad vir spoel stroom terwyl die afloskontak aan die gang is.
Hoe dit werk:
D1 en C2 dien breedweg as 'n ladingpomp vir C1 terwyl D2 'n klemdiode is wat punt B daarvan weerhou om positief te word.
Terwyl die magneet AAN is, sal die afloskontak aan sy "normaal oop" (NO) aansluiting gekoppel wees en die magneet sal sy normale werk doen om plaatmetaal vas te klem.Die ladingpomp sal C1 laai na 'n piek negatiewe spanning gelyk in grootte aan die piek spoel spanning.Die spanning op C1 sal eksponensieel toeneem, maar dit sal binne ongeveer 1/2 'n sekonde ten volle gelaai wees.
Dit bly dan in daardie toestand totdat die masjien AF geskakel word.
Onmiddellik na afskakeling hou die aflos vir 'n kort rukkie in.Gedurende hierdie tyd sal die hoogs induktiewe spoelstroom voortgaan om deur die diodes in die bruggelykrigter te hersirkuleer.Nou, na 'n vertraging van ongeveer 30 millisekondes, sal die afloskontak begin skei.Die spoelstroom kan nie meer deur die gelykrigterdiodes gaan nie, maar vind eerder 'n pad deur C1, D1 en C2.Die rigting van hierdie stroom is sodanig dat dit die negatiewe lading op C1 verder sal verhoog en dit sal ook begin om C2 te laai.
Die waarde van C2 moet groot genoeg wees om die tempo van spanningstyging oor die openingsrelaiskontak te beheer om te verseker dat 'n boog nie vorm nie.'n Waarde van ongeveer 5 mikro-farads per ampere spoelstroom is voldoende vir 'n tipiese aflos.
Figuur 4 hieronder toon besonderhede van die golfvorms wat tydens die eerste helfte 'n sekonde na afskakeling voorkom.Die spanningshelling wat deur C2 beheer word, is duidelik sigbaar op die rooi spoor in die middel van die figuur, dit is gemerk "Relay contact on the fly".(Die werklike oorvleueltyd kan uit hierdie spoor afgelei word; dit is ongeveer 1,5 ms).
Sodra die aflos-anker op sy NC-terminaal land, word die negatief gelaaide stoorkapasitor aan die magneetspoel gekoppel.Dit keer nie dadelik die spoelstroom om nie maar die stroom loop nou "opdraand" en dus word dit vinnig deur nul gedwing en na 'n negatiewe piek wat plaasvind ongeveer 80 ms na die aansluiting van die stoorkapasitor.(Sien Figuur 5).Die negatiewe stroom sal 'n negatiewe vloed in die magneet veroorsaak wat die oorblywende magnetisme sal kanselleer en die klemstaaf en werkstuk sal vinnig vrygestel word.
Figuur 4: Uitgebreide golfvorms
Figuur 5: Spanning en stroomgolfvorms op magneetspoel
Figuur 5 hierbo beeld die spanning- en stroomgolfvorms op die magneetspoel uit tydens die voorklemfase, die volle klemfase en die demagnetiseringsfase.
Daar word gemeen dat die eenvoud en doeltreffendheid van hierdie demagnetiseringskring behoort te beteken dat dit toepassing sal vind in ander elektromagnete wat gedemagnetiseer moet word.Selfs al is residuele magnetisme nie 'n probleem nie, kan hierdie stroombaan steeds baie nuttig wees om die spoelstroom baie vinnig na nul te kommuteer en dus vinnige vrystelling te gee.
Praktiese Magnabend-kring:
Die stroombaankonsepte wat hierbo bespreek is, kan gekombineer word in 'n volledige stroombaan met beide 'n 2-hand-vergrendeling en omgekeerde puls-demagnetisering soos hieronder getoon (Figuur 6):
Figuur 6: Gekombineerde stroombaan
Hierdie stroombaan sal werk, maar dit is ongelukkig ietwat onbetroubaar.
Om betroubare werking en langer skakelaarlewe te verkry, is dit nodig om 'n paar ekstra komponente by die basiese stroombaan te voeg soos hieronder getoon (Figuur 7):
Figuur 7: Gekombineerde stroombaan met verfynings
SW1:
Dit is 'n 2-polige isoleerskakelaar.Dit word vir gerief bygevoeg en om aan elektriese standaarde te voldoen.Dit is ook wenslik dat hierdie skakelaar 'n neon-aanwyserlig insluit om die AAN/UIT-status van die stroombaan te wys.
D3 en C4:
Sonder D3 is die grendeling van die aflos onbetroubaar en hang ietwat af van die fasering van die hoofgolfvorm ten tye van die werking van die buigstraalskakelaar.D3 stel 'n vertraging in (tipies 30 millisekondes) in die uitval van die aflos.Dit oorkom die grendelprobleem en dit is ook voordelig om 'n uitvalvertraging te hê net voor die aanvang van die demagnetiseringspuls (later in die siklus).C4 verskaf AC-koppeling van die afloskring wat andersins 'n halfgolf-kortsluiting sou wees wanneer die START-knoppie gedruk is.
THERM.SKAKEL:
Hierdie skakelaar het sy behuising in kontak met die magneetliggaam en dit sal oopgaan as die magneet te warm word (>70 C).Om dit in serie met die aflosspoel te plaas, beteken dat dit net die klein stroom deur die aflosspoel hoef te skakel eerder as die volle magneetstroom.
R2:
Wanneer die START-knoppie gedruk word, trek die relais in en dan sal daar 'n aanloopstroom wees wat C3 via die bruggelykrigter, C2 en diode D2 laai.Sonder R2 sou daar geen weerstand in hierdie stroombaan wees nie en die gevolglike hoë stroom kan die kontakte in die START-skakelaar beskadig.
Daar is ook 'n ander kringtoestand waar R2 beskerming bied: As die buigstraalskakelaar (SW2) van die GEEN-terminaal (waar dit die volle magneetstroom sou dra) na die NC-terminaal beweeg, dan sal dikwels 'n boog vorm en as die START-skakelaar is op hierdie tydstip nog gehou, dan sou C3 in werklikheid kortgesluit word en, afhangend van hoeveel spanning op C3 was, kan dit SW2 beskadig.R2 sal egter weer hierdie kortsluitstroom tot 'n veilige waarde beperk.R2 benodig slegs 'n lae weerstandswaarde (tipies 2 ohm) om voldoende beskerming te bied.
Varistor:
Die varistor, wat tussen die AC-terminale van die gelykrigter verbind is, doen normaalweg niks.Maar as daar 'n oplewingspanning op die netstroom is (byvoorbeeld weens 'n nabygeleë weerligstaking) sal die varistor die energie in die oplewing absorbeer en verhoed dat die spanningspiek die bruggelykrigter beskadig.
R1:
As die START-knoppie gedruk sou word tydens 'n demagnetiseringspuls, sou dit waarskynlik 'n boog by die afloskontak veroorsaak wat op sy beurt C1 (die stoorkapasitor) feitlik sou kortsluit.Die kapasitorenergie sal in die stroombaan gestort word wat bestaan uit C1, die bruggelykrigter en die boog in die aflos.Sonder R1 is daar baie min weerstand in hierdie stroombaan en dus sal die stroom baie hoog wees en sal voldoende wees om die kontakte in die aflos te sweis.R1 bied beskerming in hierdie (ietwat ongewone) geleentheid.
Spesiale opmerking oor keuse van R1:
As die gebeurtenis hierbo beskryf wel plaasvind, sal R1 feitlik al die energie absorbeer wat in C1 gestoor is, ongeag die werklike waarde van R1.Ons wil hê dat R1 groot moet wees in vergelyking met ander stroombaanweerstande, maar klein in vergelyking met die weerstand van die Magnabend-spoel (anders sal R1 die effektiwiteit van die demagnetiseringspuls verminder).'n Waarde van ongeveer 5 tot 10 ohm sal geskik wees, maar watter drywingsgradering moet R1 hê?Wat ons regtig moet spesifiseer, is die pulskrag, of energiegradering van die weerstand.Maar hierdie eienskap word gewoonlik nie vir kragweerstande gespesifiseer nie.Laewaarde-kragweerstande is gewoonlik draadgewikkel en ons het vasgestel dat die kritieke faktor om na te kyk in hierdie weerstand die hoeveelheid werklike draad is wat in die konstruksie daarvan gebruik word.Jy moet 'n monsterweerstand oopkraak en die meter en die lengte van die draad wat gebruik word, meet.Bereken hieruit die totale volume van die draad en kies dan 'n weerstand met minstens 20 mm3 draad.
(Byvoorbeeld 'n 6.8 ohm/11 watt-weerstand van RS Components het 'n draadvolume van 24mm3 gevind).
Gelukkig is hierdie ekstra komponente klein in grootte en koste en voeg dus net 'n paar dollar by tot die totale koste van die Magnabend-elektriese toestelle.
Daar is 'n bykomende bietjie stroombaan wat nog nie bespreek is nie.Dit oorkom 'n relatief klein probleem:
As die START-knoppie gedruk word en nie gevolg word deur aan die handvatsel te trek nie (wat andersins volle klem sou gee), sal die stoorkapasitor nie ten volle gelaai wees nie en die demagnetiseringspuls wat ontstaan wanneer die START-knoppie losgelaat word, sal nie die masjien ten volle demagnetiseer nie .Die klemstang sal dan aan die masjien vas bly en dit sal 'n oorlas wees.
Die byvoeging van D4 en R3, wat in blou in Figuur 8 hieronder getoon word, voer 'n geskikte golfvorm in die ladingpompkring in om te verseker dat C1 gelaai word selfs al word volle klem nie toegepas nie.(Die waarde van R3 is nie krities nie - 220 ohm/10 watt sal die meeste masjiene pas).
Figuur 8: Stroombaan met demagnetiseer slegs na "BEGIN":
Vir meer inligting oor stroombaankomponente, verwys asseblief na die Komponente-afdeling in "Bou jou eie Magnabend"
Vir verwysingsdoeleindes word die volledige stroombaandiagramme van 240 Volt AC, E-Type Magnabend-masjiene vervaardig deur Magnetic Engineering Pty Ltd hieronder getoon.
Let daarop dat vir werking op 115 VAC baie komponentwaardes gewysig moet word.
Magnetiese Ingenieurswese het produksie van Magnabend-masjiene in 2003 gestaak toe die besigheid verkoop is.
Let wel: Bogenoemde bespreking was bedoel om die hoofbeginsels van die stroombaanwerking te verduidelik en nie alle besonderhede is gedek nie.Die volledige stroombane wat hierbo gewys word, is ook ingesluit in die Magnabend-handleidings wat elders op hierdie webwerf beskikbaar is.
Daar moet ook kennis geneem word dat ons ten volle vaste toestand weergawes van hierdie stroombaan ontwikkel het wat IGBT's gebruik het in plaas van 'n aflos om die stroom te skakel.
Die vastestofkring is nooit in enige Magnabend-masjiene gebruik nie, maar is gebruik vir spesiale magnete wat ons vir produksielyne vervaardig het.Hierdie produksielyne het gewoonlik 5 000 items (soos 'n yskasdeur) per dag uitgelewer.
Magnetiese Ingenieurswese het produksie van Magnabend-masjiene in 2003 gestaak toe die besigheid verkoop is.
Gebruik asseblief die Kontak Alan-skakel op hierdie webwerf om meer inligting te soek.