Hanfodion Cylchdaith Trydanol Magnabend

MAGNABEND — GWEITHREDIAD CYLCH
Mae ffolder sheetmetal Magnabend wedi'i gynllunio fel electromagnet clampio DC.
Mae'r gylched symlaf sydd ei hangen i yrru'r coil electromagnetig yn cynnwys switsh a chywirydd pont yn unig:
Ffigur 1: Cylchdaith Lleiaf:

Minimal circuit

Dylid nodi bod y switsh ON/OFF wedi'i gysylltu ar ochr AC y gylched.Mae hyn yn caniatáu i'r cerrynt coil anwythol gylchredeg trwy'r deuodau yn unionydd y bont ar ôl diffodd nes bod y cerrynt yn dadfeilio'n esbonyddol i sero.
(Mae'r deuodau yn y bont yn gweithredu fel deuodau "hedfan yn ôl").

Er mwyn gweithredu'n fwy diogel a mwy cyfleus mae'n ddymunol cael cylched sy'n darparu cyd-gloi 2-law a hefyd clampio 2-gam.Mae'r cyd-gloi dwy law yn helpu i sicrhau na ellir dal bysedd o dan y clampbar ac mae'r clampio fesul cam yn rhoi cychwyn meddalach a hefyd yn caniatáu i un llaw ddal pethau yn eu lle nes bod y clampio ymlaen llaw wedi'i actifadu.

Ffigur 2: Cylchdaith gyda Chlampio Cyd-gloi a 2 Gam:

Pan fydd y botwm START yn cael ei wasgu, mae foltedd bach yn cael ei gyflenwi i'r coil magnet trwy'r cynhwysydd AC gan gynhyrchu effaith clampio ysgafn.Nid yw'r dull adweithiol hwn o gyfyngu'r cerrynt i'r coil yn golygu unrhyw afradu pŵer sylweddol yn y ddyfais gyfyngu (y cynhwysydd).
Ceir clampio llawn pan weithredir y switsh Plygu Beam a'r botwm START gyda'i gilydd.
Yn nodweddiadol byddai'r botwm START yn cael ei wthio yn gyntaf (gyda'r llaw chwith) ac yna byddai handlen y trawst plygu yn cael ei dynnu gyda'r llaw arall.Ni fydd clampio llawn yn digwydd oni bai bod rhywfaint o orgyffwrdd yng ngweithrediad y 2 switsh.Fodd bynnag, unwaith y bydd clampio llawn wedi'i sefydlu, nid oes angen dal y botwm START yn parhau.

Magnetedd Gweddilliol
Problem fach ond arwyddocaol gyda'r peiriant Magnabend, fel gyda'r mwyafrif o electro-magnetau, yw problem magnetedd gweddilliol.Dyma'r swm bach o magnetedd sy'n weddill ar ôl i'r magnet gael ei ddiffodd.Mae'n achosi i'r bariau clampio aros wedi'u clampio'n wan i gorff y magnet gan ei gwneud hi'n anodd cael gwared ar y darn gwaith.

Mae defnyddio haearn magnetig meddal yn un o lawer o ddulliau posibl o oresgyn magnetedd gweddilliol.
Fodd bynnag, mae'n anodd cael gafael ar y deunydd hwn mewn meintiau stoc a hefyd mae'n feddal yn gorfforol sy'n golygu y byddai'n hawdd ei niweidio mewn peiriant plygu.

Efallai mai cynnwys bwlch anfagnetig yn y gylched magnetig yw'r ffordd symlaf o leihau magnetedd gweddilliol.Mae'r dull hwn yn effeithiol ac yn weddol hawdd i'w gyflawni mewn corff magnet ffug - dim ond ymgorffori darn o gardbord neu alwminiwm tua 0.2mm o drwch rhwng y polyn blaen a'r darn craidd dyweder cyn bolltio'r rhannau magnet gyda'i gilydd.Prif anfantais y dull hwn yw bod y bwlch anfagnetig yn lleihau'r fflwcs sydd ar gael ar gyfer clampio llawn.Hefyd nid yw'n hawdd ymgorffori'r bwlch mewn corff magnet un darn fel y'i defnyddir ar gyfer y dyluniad magnet E-math.

Mae maes bias gwrthdro, a gynhyrchir gan coil ategol, hefyd yn ddull effeithiol.Ond mae'n ymwneud â chymhlethdod ychwanegol diangen wrth weithgynhyrchu'r coil a hefyd yn y cylchedwaith rheoli, er iddo gael ei ddefnyddio'n fyr mewn dyluniad Magnabend cynnar.

Yn gysyniadol, mae osgiliad sy'n pydru ("modrwyo") yn ddull da iawn o ddadfagneteiddio.

Damped ringing Ringing waveform

Mae'r lluniau osgilosgop hyn yn dangos y foltedd (olrheiniad uchaf) a'r cerrynt (olrheiniad gwaelod) mewn coil Magnabend gyda chynhwysydd addas wedi'i gysylltu ar ei draws i'w wneud yn hunan osgiladu.(Mae'r cyflenwad AC wedi'i ddiffodd tua chanol y llun).

Mae'r llun cyntaf ar gyfer cylched magnetig agored, hynny yw heb unrhyw clampbar ar y magnet.Mae'r ail lun ar gyfer cylched magnetig caeedig, hynny yw gyda clampbar hyd llawn ar y magnet.
Yn y llun cyntaf mae'r foltedd yn arddangos osciliad dadfeilio (canu) ac felly hefyd y cerrynt (olrhain is), ond yn yr ail lun nid yw'r foltedd yn osgiliad ac nid yw'r cerrynt hyd yn oed yn llwyddo i wrthdroi o gwbl.Mae hyn yn golygu na fyddai unrhyw osgiliad o'r fflwcs magnetig ac felly dim canslo magnetedd gweddilliol.
Y broblem yw bod y magnet wedi'i llaith yn rhy drwm, yn bennaf oherwydd colledion cerrynt eddy yn y dur, ac felly yn anffodus nid yw'r dull hwn yn gweithio i'r Magnabend.

Syniad arall eto yw osgiliad gorfodol.Os yw'r magnet yn rhy llaith i hunan-osgiladu yna gallai gael ei orfodi i osgiliad gan gylchedau gweithredol sy'n cyflenwi egni yn ôl yr angen.Mae hyn hefyd wedi cael ei ymchwilio'n drylwyr ar gyfer y Magnabend.Ei brif anfantais yw ei fod yn cynnwys cylchedwaith rhy gymhleth.

Dadmagneteiddio gwrth-guriad yw'r dull sydd wedi bod yn fwyaf cost-effeithiol ar gyfer y Magnabend.Mae manylion y dyluniad hwn yn cynrychioli gwaith gwreiddiol a berfformiwyd gan Magnetic Engineering Pty Ltd. Mae trafodaeth fanwl yn dilyn:

DIMAGNETISIO CEFNDIR-PULSE
Hanfod y syniad hwn yw storio ynni mewn cynhwysydd ac yna ei ryddhau i'r coil yn union ar ôl i'r magnet gael ei ddiffodd.Mae angen i'r polaredd fod yn gyfryw fel y bydd y cynhwysydd yn achosi cerrynt gwrthdro yn y coil.Gellir teilwra faint o ynni sy'n cael ei storio yn y cynhwysydd i fod yn ddigon i ganslo'r magnetedd gweddilliol.(Gallai gormod o egni ei orwneud ac ail-magneteiddio'r magnet i'r cyfeiriad arall).

Mantais arall y dull gwrth-guriad yw ei fod yn cynhyrchu dadfagneteiddio cyflym iawn ac yn rhyddhau'r clampbar o'r magnet bron ar unwaith.Mae hyn oherwydd nad oes angen aros i gerrynt y coil ddadfeilio i sero cyn cysylltu'r pwls gwrthdro.Wrth gymhwyso'r curiad mae'r cerrynt coil yn cael ei orfodi i sero (ac yna i wrthdroi) yn llawer cyflymach nag y byddai ei ddadfeiliad esbonyddol arferol wedi bod.

Ffigur 3: Cylchdaith Gwrthdroi-Pwls Sylfaenol

Basic Demag Cct

Nawr, fel arfer, mae gosod cyswllt switsh rhwng yr unionydd a'r coil magnet yn "chwarae â thân".
Mae hyn oherwydd na ellir torri ar draws cerrynt anwythol yn sydyn.Os felly, bydd y cysylltiadau switsh yn arc a bydd y switsh yn cael ei niweidio neu hyd yn oed ei ddinistrio'n llwyr.(Yr hyn sy'n cyfateb yn fecanyddol fyddai ceisio atal olwyn hedfan yn sydyn).
Felly, pa gylched bynnag a ddyfeisir, rhaid iddo ddarparu llwybr effeithiol ar gyfer y cerrynt coil bob amser, gan gynnwys ar gyfer yr ychydig milieiliadau tra bod cyswllt switsh yn newid drosodd.
Mae'r gylched uchod, sy'n cynnwys dim ond 2 gynhwysydd a 2 ddeuod (ynghyd â chyswllt ras gyfnewid), yn cyflawni swyddogaethau gwefru'r cynhwysydd Storio i foltedd negyddol (o'i gymharu ag ochr gyfeirio'r coil) ac mae hefyd yn darparu llwybr amgen ar gyfer coil. gyfredol tra bod y cyswllt ras gyfnewid ar y hedfan.

Sut mae'n gweithio:
Yn fras, mae D1 a C2 yn gweithredu fel pwmp gwefr ar gyfer C1 tra bod D2 yn ddeuod clamp sy'n atal pwynt B rhag mynd yn bositif.
Tra bod y magnet YMLAEN bydd y cyswllt ras gyfnewid yn cael ei gysylltu â'i derfynell "agored fel arfer" (NO) a bydd y magnet yn gwneud ei waith arferol o glampio dalen fetel.Bydd y pwmp gwefr yn codi tâl C1 tuag at foltedd negyddol brig sy'n gyfartal o ran maint â foltedd brig y coil.Bydd y foltedd ar C1 yn cynyddu'n esbonyddol ond bydd yn cael ei wefru'n llawn o fewn tua 1/2 yr eiliad.
Yna mae'n aros yn y cyflwr hwnnw nes bod y peiriant wedi'i ddiffodd.
Yn syth ar ôl diffodd y ras gyfnewid am gyfnod byr.Yn ystod yr amser hwn bydd y cerrynt coil anwythol iawn yn parhau i ail-gylchredeg trwy'r deuodau yn unionydd y bont.Nawr, ar ôl oedi o tua 30 milieiliad bydd y cyswllt ras gyfnewid yn dechrau gwahanu.Ni all y cerrynt coil fynd trwy'r deuodau unioni mwyach ond yn hytrach mae'n dod o hyd i lwybr trwy C1, D1, a C2.Mae cyfeiriad y cerrynt hwn yn golygu y bydd yn cynyddu'r gwefr negyddol ymhellach ar C1 a bydd yn dechrau gwefru C2 hefyd.

Mae angen i werth C2 fod yn ddigon mawr i reoli cyfradd y codiad foltedd ar draws y cyswllt ras gyfnewid agoriadol i sicrhau nad yw arc yn ffurfio.Mae gwerth o tua 5 micro-farad fesul amp o gerrynt coil yn ddigonol ar gyfer ras gyfnewid nodweddiadol.

Mae Ffigur 4 isod yn dangos manylion y tonffurfiau sy'n digwydd yn ystod yr hanner eiliad cyntaf ar ôl diffodd.Mae'r ramp foltedd sy'n cael ei reoli gan C2 i'w weld yn glir ar yr olrhain coch yng nghanol y ffigwr, mae wedi'i labelu "Cysylltiad cyfnewid ar y hedfan".(Gellir canfod yr amser hedfan drosodd gwirioneddol o'r olin hwn; mae tua 1.5 ms).
Cyn gynted ag y bydd y armature ras gyfnewid yn glanio ar ei derfynell NC, mae'r cynhwysydd storio â gwefr negyddol wedi'i gysylltu â'r coil magnet.Nid yw hyn yn gwrthdroi'r cerrynt coil ar unwaith ond mae'r cerrynt bellach yn rhedeg "i fyny'r allt" ac felly mae'n cael ei orfodi'n gyflym trwy sero a thuag at uchafbwynt negyddol sy'n digwydd tua 80 ms ar ôl cysylltu'r cynhwysydd storio.(Gweler Ffigur 5).Bydd y cerrynt negyddol yn achosi fflwcs negyddol yn y magnet a fydd yn canslo'r magnetedd gweddilliol a bydd y clampbar a'r darn gwaith yn cael eu rhyddhau'n gyflym.

Ffigur 4: Tonffurfiau Ehangedig

Expanded waveforms

Ffigur 5: Foltedd a Thonffurfiau Presennol ar Coil Magnet

Waveforms 1

Mae Ffigur 5 uchod yn dangos y tonffurfiau foltedd a cherrynt ar y coil magnet yn ystod y cyfnod cyn-clampio, y cyfnod clampio llawn, a'r cyfnod dadfagneteiddio.

Credir y dylai symlrwydd ac effeithiolrwydd y gylched ddadfagneteiddio hon olygu y bydd yn cael ei defnyddio mewn electromagnetau eraill sydd angen dadfagneteiddio.Hyd yn oed os nad yw magnetedd gweddilliol yn broblem gallai'r gylched hon fod yn ddefnyddiol iawn o hyd i gymudo'r cerrynt coil i sero yn gyflym iawn ac felly rhyddhau'n gyflym.
Cylchdaith Magnabend Ymarferol:

Gellir cyfuno'r cysyniadau cylched a drafodir uchod yn gylched lawn gyda chyd-gloi dwy law a dadmagneteiddio pwls gwrthdro fel y dangosir isod (Ffigur 6):

Ffigur 6: Cylchdaith Cyfun

Full Circuit Simplified

Bydd y gylched hon yn gweithio ond yn anffodus mae braidd yn annibynadwy.
Er mwyn cael gweithrediad dibynadwy a bywyd switsh hirach mae angen ychwanegu rhai cydrannau ychwanegol at y gylched sylfaenol fel y dangosir isod (Ffigur 7):
Ffigur 7: Cylchdaith Gyfunol gyda Mireinio

Magnabend full cct (1)

SW1:
Mae hwn yn switsh ynysu 2-polyn.Mae'n cael ei ychwanegu er hwylustod ac i gydymffurfio â safonau trydanol.Mae hefyd yn ddymunol i'r switsh hwn ymgorffori golau dangosydd neon i ddangos statws ON / OFF y gylched.

D3 a C4:
Heb D3, mae clicied y ras gyfnewid yn annibynadwy ac mae'n dibynnu rhywfaint ar gyflwyno tonffurf y prif gyflenwad fesul cam ar adeg gweithredu'r switsh trawst plygu.Mae D3 yn cyflwyno oedi (fel arfer 30 mili eiliad) wrth ollwng y ras gyfnewid.Mae hyn yn goresgyn y broblem clicied ac mae hefyd yn fuddiol cael oedi cyn rhoi'r gorau iddi ychydig cyn i'r pwls dadmagneteiddio ddechrau (yn ddiweddarach yn y cylchred).Mae C4 yn darparu cyplydd AC o'r gylched ras gyfnewid a fyddai fel arall yn gylched fer hanner ton pan wasgu'r botwm START.

THERM.SWITCH:
Mae gan y switsh hwn ei le mewn cysylltiad â'r corff magnet a bydd yn mynd cylched agored os bydd y magnet yn mynd yn rhy boeth (> 70 C).Mae ei roi mewn cyfres gyda'r coil cyfnewid yn golygu mai dim ond y cerrynt bach y mae'n rhaid iddo newid trwy'r coil cyfnewid yn hytrach na'r cerrynt magnet llawn.

A2:
Pan fydd y botwm START yn cael ei wasgu mae'r ras gyfnewid yn tynnu i mewn ac yna bydd cerrynt mewn-ruthr sy'n gwefru C3 trwy unionydd y bont, C2 a deuod D2.Heb R2 ni fyddai unrhyw wrthiant yn y gylched hon a gallai'r cerrynt uchel canlyniadol niweidio'r cysylltiadau yn y switsh START.
Hefyd, mae cyflwr cylched arall lle mae R2 yn darparu amddiffyniad: Os yw'r switsh trawst plygu (SW2) yn symud o'r derfynell NO (lle byddai'n cario'r cerrynt magnet llawn) i derfynell y CC, yna yn aml byddai arc yn ffurfio ac os bydd y Roedd switsh START yn dal i gael ei ddal ar yr adeg hon, yna byddai C3 mewn gwirionedd â chylched byr ac, yn dibynnu ar faint o foltedd oedd ar C3, yna gallai hyn niweidio SW2.Fodd bynnag, eto byddai R2 yn cyfyngu'r cerrynt cylched byr hwn i werth diogel.Dim ond gwerth gwrthiant isel sydd ei angen ar R2 (2 ohms fel arfer) er mwyn darparu amddiffyniad digonol.

Varistor:
Fel arfer nid yw'r amrywydd, sydd wedi'i gysylltu rhwng terfynellau AC y cywirydd, yn gwneud dim.Ond os oes foltedd ymchwydd ar y prif gyflenwad (oherwydd er enghraifft - trawiad mellt gerllaw ) yna bydd yr amrywydd yn amsugno'r egni yn yr ymchwydd ac yn atal y pigyn foltedd rhag niweidio'r cywirydd bont.

A1:
Pe bai'r botwm START yn cael ei wasgu yn ystod curiad dadfagneteiddio yna byddai hyn yn debygol o achosi arc yn y cyswllt ras gyfnewid a fyddai yn ei dro bron â chylched byr C1 (y cynhwysydd storio).Byddai'r egni cynhwysydd yn cael ei ollwng i'r gylched sy'n cynnwys C1, yr unionydd bont a'r arc yn y ras gyfnewid.Heb R1 ychydig iawn o wrthiant sydd yn y gylched hon ac felly byddai'r cerrynt yn uchel iawn ac yn ddigon i weldio'r cysylltiadau yn y ras gyfnewid.Mae R1 yn darparu amddiffyniad yn y digwyddiad hwn (braidd yn anarferol).

Nodyn Arbennig ynglŷn â Dewis R1:
Os bydd y posibilrwydd a ddisgrifir uchod yn digwydd yna bydd R1 yn amsugno bron yr holl egni a gafodd ei storio yn C1 waeth beth yw gwerth R1 mewn gwirionedd.Rydym am i R1 fod yn fawr o'i gymharu â gwrthiannau cylched eraill ond yn fach o'i gymharu â gwrthiant y coil Magnabend (fel arall byddai R1 yn lleihau effeithiolrwydd y pwls dadmagneteiddio).Byddai gwerth o tua 5 i 10 ohm yn addas ond pa gyfradd pŵer ddylai fod gan R1?Yr hyn y mae gwir angen i ni ei nodi yw pŵer pwls, neu gyfradd egni'r gwrthydd.Ond nid yw'r nodwedd hon fel arfer wedi'i nodi ar gyfer gwrthyddion pŵer.Mae gwrthyddion pŵer gwerth isel fel arfer yn glwyfau gwifren ac rydym wedi penderfynu mai'r ffactor hollbwysig i edrych amdano yn y gwrthydd hwn yw faint o wifren wirioneddol a ddefnyddir i'w hadeiladu.Mae angen i chi gracio agor gwrthydd sampl a mesur y mesurydd a hyd y wifren a ddefnyddir.O hyn cyfrifwch gyfanswm cyfaint y wifren ac yna dewiswch wrthydd sydd ag o leiaf 20 mm3 o wifren.
(Er enghraifft canfuwyd bod gan wrthydd 6.8 ohm/11 wat o RS Components gyfaint gwifren o 24mm3).

Yn ffodus, mae'r cydrannau ychwanegol hyn yn fach o ran maint a chost ac felly'n ychwanegu ychydig ddoleri yn unig at gost gyffredinol y trydan Magnabend.
Mae yna ychydig ychwanegol o gylchedwaith nad yw wedi'i drafod eto.Mae hyn yn goresgyn problem gymharol fach:
Os yw'r botwm START yn cael ei wasgu ac nad yw'n cael ei ddilyn gan dynnu'r handlen (a fyddai fel arall yn rhoi clampio llawn) yna ni fydd y cynhwysydd storio wedi'i wefru'n llawn ac ni fydd y pwls dadmagneteiddio sy'n deillio o ryddhau'r botwm START yn dadfagneteiddio'r peiriant yn llawn .Byddai’r clampbar wedyn yn aros yn sownd wrth y peiriant a byddai hynny’n niwsans.
Mae ychwanegu D4 a R3, a ddangosir mewn glas yn Ffigur 8 isod, yn bwydo tonffurf addas i'r gylched pwmp gwefr i sicrhau bod C1 yn cael ei gyhuddo hyd yn oed os na chaiff clampio llawn ei gymhwyso.(Nid yw gwerth R3 yn hollbwysig - byddai 220 ohms/10 wat yn addas ar gyfer y rhan fwyaf o beiriannau).
Ffigur 8: Cylchdaith gyda Demagnetise ar ôl "START" yn unig:

Demagnetise after START

I gael rhagor o wybodaeth am gydrannau cylched, cyfeiriwch at yr adran Cydrannau yn "Adeiladu Eich Magnabend Eich Hun"
At ddibenion cyfeirio, dangosir isod y diagramau cylched llawn o beiriannau Magnabend 240 Folt AC, a gynhyrchwyd gan Magnetic Engineering Pty Ltd.

Sylwch y byddai angen addasu llawer o werthoedd cydrannau er mwyn gweithredu ar 115 VAC.

Rhoddodd Peirianneg Magnetig y gorau i gynhyrchu peiriannau Magnabend yn 2003 pan werthwyd y busnes.

650E Circuit

1250E Circuit

2500E Circuit

Nodyn: Bwriad y drafodaeth uchod oedd egluro prif egwyddorion gweithrediad y gylched ac nid yw'r holl fanylion wedi'u cynnwys.Mae'r cylchedau llawn a ddangosir uchod hefyd wedi'u cynnwys yn llawlyfrau Magnabend sydd ar gael mewn mannau eraill ar y wefan hon.

Dylid nodi hefyd ein bod wedi datblygu fersiynau cyflwr cwbl solet o'r gylched hon a ddefnyddiodd IGBTs yn hytrach na chyfnewid i newid y cerrynt.
Ni ddefnyddiwyd y gylched cyflwr solet erioed mewn unrhyw beiriannau Magnabend ond fe'i defnyddiwyd ar gyfer magnetau arbennig a gynhyrchwyd gennym ar gyfer llinellau cynhyrchu.Roedd y llinellau cynhyrchu hyn fel arfer yn troi allan 5,000 o eitemau (fel drws oergell) y dydd.

Rhoddodd Peirianneg Magnetig y gorau i gynhyrchu peiriannau Magnabend yn 2003 pan werthwyd y busnes.

Defnyddiwch y ddolen Cyswllt Alan ar y wefan hon i gael rhagor o wybodaeth.