МАГНАБЕНД - ОПЕРАЦИЈА КОЛА
Магнабенд метална фасцикла је дизајнирана као ДЦ стезни електромагнет.
Најједноставније коло потребно за покретање електромагнетне завојнице састоји се само од прекидача и мосног исправљача:
Слика 1: Минимални круг:
Треба напоменути да је прекидач за укључивање/искључивање повезан на АЦ страни кола.Ово омогућава да струја индуктивног намотаја циркулише кроз диоде у мосном исправљачу након искључивања све док струја не опадне експоненцијално на нулу.
(Диоде у мосту делују као "повратне" диоде).
За сигурнији и практичнији рад пожељно је имати коло које обезбеђује дворучно закључавање и такође 2-степено стезање.Дворучна блокада помаже да се осигура да се прсти не могу ухватити испод стезаљке, а степенасто стезање даје мекши почетак и такође омогућава једној руци да држи ствари на месту док се претходно стезање не активира.
Слика 2: Круг са блокадом и 2-степеним стезањем:
Када се притисне дугме СТАРТ, мали напон се доводи до магнетне завојнице преко кондензатора наизменичне струје, чиме се ствара ефекат стезања светлости.Ова реактивна метода ограничавања струје на калем не укључује значајно расипање снаге у уређају за ограничавање (кондензатор).
Потпуно стезање се постиже када се и прекидач који управља савијањем и дугме СТАРТ рукују заједно.
Обично би се прво притиснуло дугме СТАРТ (левом руком), а затим би се другом руком повукла ручка греде за савијање.До потпуног стезања неће доћи осим ако не дође до преклапања у раду 2 прекидача.Међутим, када се успостави потпуно стезање, није потребно да држите дугме СТАРТ.
Резидуални магнетизам
Мали, али значајан проблем са Магнабенд машином, као и са већином електро-магнета, је проблем заосталог магнетизма.Ово је мала количина магнетизма која остаје након што се магнет искључи.То узрокује да стезне шипке остану слабо причвршћене за тело магнета, што отежава уклањање радног предмета.
Употреба магнетно меког гвожђа је један од многих могућих приступа за превазилажење резидуалног магнетизма.
Међутим, овај материјал је тешко набавити у залихама и такође је физички мекан што значи да би се лако оштетио у машини за савијање.
Укључивање немагнетне празнине у магнетно коло је можда најједноставнији начин да се смањи преостали магнетизам.Ова метода је ефикасна и прилично је лако постићи у направљеном телу магнета - само уградите комад картона или алуминијума дебљине око 0,2 мм између рецимо предњег пола и дела језгра пре него што спојите делове магнета заједно.Главни недостатак ове методе је тај што немагнетни зазор смањује флукс који је доступан за потпуно стезање.Такође није једноставно уградити празнину у једноделно тело магнета као што се користи за дизајн магнета Е-типа.
Поље обрнутог преднапона, које производи помоћни калем, такође је ефикасан метод.Али то укључује неоправдану додатну сложеност у производњи завојнице, а такође иу управљачком колу, иако је накратко коришћен у раном дизајну Магнабенда.
Опадајуће осциловање („звоњење“) је концептуално веома добар метод за демагнетизацију.
Ове фотографије осцилоскопа приказују напон (горњи траг) и струју (доњи траг) у Магнабенд калему са одговарајућим кондензатором повезаним преко њега да би он сам осцилирао.(Напајање наизменичном струјом је искључено отприлике на средини слике).
Прва слика је за отворено магнетно коло, то јест без стезаљке на магнету.Друга слика је за затворено магнетно коло, то јест са стезаљком пуне дужине на магнету.
На првој слици напон показује опадајућу осцилацију (звоњење), а такође и струја (доњи траг), али на другој слици напон не осцилује и струја уопште не успева да се окрене.То значи да не би било осциловања магнетног флукса, а самим тим ни поништавања заосталог магнетизма.
Проблем је у томе што је магнет превише пригушен, углавном због губитака вртложних струја у челику, тако да нажалост ова метода не функционише за Магнабенд.
Присилна осцилација је још једна идеја.Ако је магнет превише пригушен да би самооцилирао, тада би могао бити приморан да осцилује активним круговима који снабдевају енергијом по потреби.Ово је такође детаљно истражено за Магнабенд.Његов главни недостатак је што укључује превише компликована кола.
Демагнетизација обрнутим импулсом је метода која се показала најисплативијом за Магнабенд.Детаљи овог дизајна представљају оригинални рад компаније Магнетиц Енгинееринг Пти Лтд. Следи детаљна дискусија:
РЕВЕРЗНО-ПУЛСЕ ДЕМАГНЕТИЗИРАЊЕ
Суштина ове идеје је да се енергија ускладишти у кондензатору, а затим да се пусти у завојницу одмах након што се магнет искључи.Поларитет треба да буде такав да кондензатор индукује обрнуту струју у калему.Количина енергије ускладиштене у кондензатору може се прилагодити тако да буде довољна да поништи преостали магнетизам.(Превише енергије би могло претерати и поново магнетизирати магнет у супротном смеру).
Даља предност методе обрнутог импулса је у томе што производи веома брзо демагнетизацију и скоро тренутно ослобађање стезаљке од магнета.То је зато што није потребно чекати да струја завојнице падне на нулу пре повезивања обрнутог импулса.Приликом примене импулса струја намотаја се приморава на нулу (а затим у рикверц) много брже него што би био њен нормалан експоненцијални пад.
Слика 3: Основно коло обрнутог импулса
Сада, нормално, постављање прекидача између исправљача и намотаја магнета се "игра ватром".
То је зато што се индуктивна струја не може изненада прекинути.Ако јесте, онда ће контакти прекидача бити лучни и прекидач ће бити оштећен или чак потпуно уништен.(Механички еквивалент би покушавао да изненада заустави замајац).
Дакле, било које коло које је осмишљено мора да обезбеди ефикасан пут за струју завојнице у сваком тренутку, укључујући и неколико милисекунди док се контакт прекидача мења.
Горњи круг, који се састоји од само 2 кондензатора и 2 диоде (плус релејни контакт), остварује функције пуњења кондензатора за складиштење на негативни напон (у односу на референтну страну завојнице) и такође пружа алтернативни пут за калем струја док је контакт релеја у покрету.
Како то ради:
Уопштено, Д1 и Ц2 делују као пумпа пуњења за Ц1, док је Д2 диода стезања која спречава да тачка Б постане позитивна.
Док је магнет УКЉУЧЕН, контакт релеја ће бити повезан са својим "нормално отвореним" (НО) терминалом и магнет ће обављати свој уобичајени посао стезања лима.Пумпа пуњења ће пунити Ц1 према вршном негативном напону који је по величини једнак вршном напону завојнице.Напон на Ц1 ће се експоненцијално повећати, али ће се потпуно напунити за око 1/2 секунде.
Затим остаје у том стању док се машина не искључи.
Одмах након искључивања релеј се задржава кратко време.Током овог времена, струја високо индуктивне завојнице ће наставити да циркулише кроз диоде у мосном исправљачу.Сада, након кашњења од око 30 милисекунди, контакт релеја ће почети да се раздваја.Струја завојнице више не може да иде кроз исправљачке диоде, већ уместо тога проналази пут кроз Ц1, Д1 и Ц2.Смер ове струје је такав да ће додатно повећати негативно наелектрисање на Ц1 и такође ће почети да пуни Ц2.
Вредност Ц2 треба да буде довољно велика да контролише брзину пораста напона на контакту релеја за отварање како би се осигурало да се лук не формира.Вредност од око 5 микрофарада по амперу струје завојнице је адекватна за типичан релеј.
Слика 4 испод приказује детаље таласних облика који се јављају током прве половине секунде након искључивања.Напонска рампа коју контролише Ц2 јасно је видљива на црвеном трагу у средини слике, означена је као "Релејни контакт у покрету".(Из овог трага се може закључити стварно време прелетања; оно је око 1,5 мс).
Чим се релејна арматура спусти на свој НЦ терминал, негативно наелектрисани кондензатор за складиштење је повезан са магнетном завојницом.Ово не преокреће одмах струју завојнице, али струја сада тече "узбрдо" и стога се брзо гура кроз нулу и ка негативном пику који се јавља око 80 мс након повезивања кондензатора за складиштење.(Погледајте слику 5).Негативна струја ће изазвати негативан флукс у магнету који ће поништити преостали магнетизам и стезаљка и радни предмет ће се брзо ослободити.
Слика 4: Проширени таласни облици
Слика 5: Таласни облици напона и струје на завојници магнета
Слика 5 изнад приказује таласне облике напона и струје на калему магнета током фазе претходног стезања, фазе пуног стезања и фазе демагнетизације.
Сматра се да би једноставност и ефикасност овог кола за демагнетизацију требало да значе да ће наћи примену у другим електромагнетима којима је потребно демагнетисање.Чак и ако резидуални магнетизам није проблем, ово коло би и даље могло бити веома корисно за брзу комутацију струје завојнице на нулу и стога брзо ослобађање.
Практично Магнабенд коло:
Концепти кола о којима је било речи горе могу се комбиновати у пуно коло са дворучном блокадом и обрнутим импулсним демагнетизацијом као што је приказано у наставку (Слика 6):
Слика 6: Комбиновано коло
Ово коло ће радити, али је, нажалост, помало непоуздан.
Да би се постигао поуздан рад и дужи век трајања прекидача, потребно је додати неке додатне компоненте основном колу као што је приказано испод (слика 7):
Слика 7: Комбиновано коло са побољшањима
СВ1:
Ово је 2-полни изолациони прекидач.Додаје се ради практичности и усклађености са електричним стандардима.Такође је пожељно да овај прекидач има неонску индикаторску лампицу која показује ОН/ОФФ статус кола.
Д3 и Ц4:
Без Д3 закључавање релеја је непоуздано и донекле зависи од фазног таласног облика мреже у време рада прекидача за савијање.Д3 уводи кашњење (обично 30 милисекунди) у испадању релеја.Овим се превазилази проблем закључавања и такође је корисно имати кашњење испадања непосредно пре почетка демагнетизирајућег импулса (касније у циклусу).Ц4 обезбеђује АЦ спајање релејног кола које би иначе представљало полуталасни кратак спој када се притисне дугме СТАРТ.
ТХЕРМ.ПРЕКИДАЧ:
Овај прекидач има своје кућиште у контакту са телом магнета и отвориће се струјно коло ако се магнет превише загреје (>70 Ц).Стављање у серију са завојницом релеја значи да мора само да пребаци малу струју кроз завојницу релеја, а не пуну струју магнета.
Р2:
Када се притисне дугме СТАРТ, релеј се увлачи и тада ће доћи до ударне струје која пуни Ц3 преко мосног исправљача, Ц2 и диоде Д2.Без Р2 не би било отпора у овом колу и резултујућа велика струја би могла оштетити контакте у СТАРТ прекидачу.
Такође, постоји још једно стање кола где Р2 обезбеђује заштиту: Ако се прекидач за савијање (СВ2) помери са НО терминала (где би носио пуну струју магнета) до НЦ терминала, тада би се често формирао лук и ако би Прекидач СТАРТ је још увек држан у то време, онда би Ц3 заправо био кратко спојен и, у зависности од тога колики је напон био на Ц3, то би могло оштетити СВ2.Међутим, опет би Р2 ограничио ову струју кратког споја на сигурну вредност.Р2 треба само ниску вредност отпора (обично 2 ома) да би обезбедио довољну заштиту.
Варистор:
Варистор, који је повезан између АЦ терминала исправљача, обично не ради ништа.Али ако постоји пренапонски напон на мрежи (због на пример - оближњег удара грома), онда ће варистор апсорбовати енергију у пренапону и спречити скок напона да оштети мосни исправљач.
Р1:
Ако би се дугме СТАРТ притиснуло током импулса за демагнетизацију, то би вероватно изазвало лук на контакту релеја који би заузврат практично кратко спојио Ц1 (кондензатор за складиштење).Енергија кондензатора би се убацила у коло које се састоји од Ц1, мостног исправљача и лука у релеју.Без Р1 постоји врло мали отпор у овом колу, тако да би струја била веома висока и била би довољна за заваривање контаката у релеју.Р1 пружа заштиту у овом (помало необичном) случају.
Посебна напомена о избору Р1:
Ако дође до горе описаног случаја, онда ће Р1 апсорбовати готово сву енергију која је била ускладиштена у Ц1 без обзира на стварну вредност Р1.Желимо да Р1 буде велики у поређењу са другим отпорима кола, али мали у поређењу са отпором Магнабенд завојнице (иначе би Р1 смањио ефикасност демагнетизирајућег импулса).Вредност од око 5 до 10 ома би била прикладна, али какву снагу треба да има Р1?Оно што заиста треба да наведемо је импулсна снага или енергетска оцена отпорника.Али ова карактеристика обично није наведена за отпорнике снаге.Отпорници снаге ниске вредности су обично намотани жицом и утврдили смо да је критични фактор који треба тражити у овом отпорнику количина стварне жице која се користи у његовој конструкцији.Морате да отворите узорак отпорника и измерите мерач и дужину коришћене жице.Из овога израчунајте укупну запремину жице, а затим изаберите отпорник са најмање 20 мм3 жице.
(На пример, за отпорник од 6,8 охма/11 вати из РС Цомпонентс је утврђено да има запремину жице од 24 мм3).
На срећу, ове додатне компоненте су мале величине и цене и стога додају само неколико долара укупној цени Магнабенд електрике.
Постоји додатни део кола о коме још није било речи.Ово превазилази релативно мали проблем:
Ако се притисне дугме СТАРТ и не прати га повлачењем ручке (што би иначе дало потпуно стезање), кондензатор за складиштење неће бити потпуно напуњен и импулс за демагнетизацију који резултира отпуштањем дугмета СТАРТ неће у потпуности демагнетисати машину .Стезаљка би тада остала залепљена за машину и то би била сметња.
Додавање Д4 и Р3, приказано плавом бојом на слици 8 испод, доводи одговарајући таласни облик у коло пумпе за пуњење како би се осигурало да се Ц1 напуни чак и ако није примењено потпуно стезање.(Вредност Р3 није критична - 220 ома/10 вати би одговарало већини машина).
Слика 8: Коло са демагнетизацијом само након "СТАРТ":
За више информација о компонентама кола погледајте одељак Компоненте у „Направите сопствени Магнабенд“
За потребе референци, доле су приказани пуни дијаграми кола 240 В АЦ, Е-Типе Магнабенд машина које производи Магнетиц Енгинееринг Пти Лтд.
Имајте на уму да би за рад на 115 ВАЦ требало променити многе вредности компоненти.
Магнетиц Енгинееринг је обуставио производњу Магнабенд машина 2003. године када је посао продат.
Напомена: Горња дискусија је имала за циљ да објасни главне принципе рада кола и нису обухваћени сви детаљи.Комплетна кола приказана изнад су такође укључена у Магнабенд приручнике који су доступни на другим местима на овој веб локацији.
Такође треба напоменути да смо развили потпуно солид стате верзије овог кола које су користиле ИГБТ уместо релеја за пребацивање струје.
Круг чврстог стања никада није коришћен ни у једној Магнабенд машини, већ је коришћен за специјалне магнете које смо производили за производне линије.Ове производне линије су обично производиле 5.000 артикала (као што су врата фрижидера) дневно.
Магнетиц Енгинееринг је обуставио производњу Магнабенд машина 2003. године када је посао продат.
Молимо користите везу Контактирајте Алана на овој страници да бисте потражили више информација.