MAGNABEND - CIRCUIT OPERATION
U cartulare di lamiera Magnabend hè cuncepitu cum'è un elettromagnete DC clamping.
U circuitu più simplice necessariu per guidà a bobina elettromagnetica hè custituitu da un interruttore è un rectificatore di ponte solu:
Figura 1: Circuitu Minimu:
Hè da nutà chì l'interruttore ON / OFF hè cunnessu à u latu AC di u circuitu.Questu permette à a corrente di bobina induttiva di circulà à traversu i diodi in u rettificatore di u ponte dopu a spegnimentu finu à chì a corrente decade in modu esponenziale à zero.
(I diodi in u ponte sò cum'è diodi "fly-back").
Per un'operazione più sicura è più còmuda, hè desideratu avè un circuitu chì furnisce un interlock à 2 mani è ancu un clamping in 2 stadi.L'interlock à 2 mani aiuta à assicurà chì e dite ùn ponu micca esse chjappute sottu u clampbar è u clamping in scena dà un iniziu più suave è permette ancu à una manu di mantene e cose in locu finu à chì u pre-clamping hè attivatu.
Figura 2: Circuitu cù Interlock è 2-Stage Clamping:
Quandu u buttone START hè premutu, una piccula tensione hè furnita à a bobina magnetica per via di u condensatore AC chì produce cusì un effettu di clamping light.Stu metudu reattivu di limità u currente à a bobina ùn implica micca una dissipazione di putenza significativa in u dispusitivu di limitazione (u condensatore).
U serramentu cumpletu hè ottenutu quandu l'interruttore operatu da u fasciu di curvatura è u buttone START sò operati inseme.
Di genere, u buttone START hè premutu prima (cù a manu manca) è dopu u manicu di u fasciu di curvatura serà tiratu cù l'altra manu.Le serrage complet ne se produira qu'à moins qu'il y ait une certaine superposition dans l'opération des 2 commutateurs.Tuttavia, una volta chì u serramentu cumpletu hè stabilitu, ùn hè micca necessariu di mantene premutu u buttone START.
Magnetisimu residuale
Un prublema chjucu ma significativu cù a macchina Magnabend, cum'è cù a maiò parte di l'elettro-magneti, hè u prublema di magnetismu residuale.Questa hè a piccula quantità di magnetismu chì ferma dopu chì u magnetismu hè spenta.Face chì i clamp-bars restanu debbuli à u corpu di u magnetu rendendu cusì difficiule a rimuzione di a pezza.
L'usu di ferru magneticu dolce hè unu di parechji approcci pussibuli per superà u magnetismu residuale.
Tuttavia, stu materiale hè difficiuli di ottene in dimensioni di stock è ancu hè fisicamente morbidu chì significa chì puderia esse facilmente dannatu in una macchina curva.
L'inclusione di un gap non magneticu in u circuitu magneticu hè forse u modu più simplice per riduce u magnetismu residuale.Stu metudu hè efficace è hè abbastanza faciule da ottene in un corpu di magnete fabbricatu - basta incorpore un pezzu di cartone o d'aluminiu di circa 0,2 mm di grossu trà u polu frontale è u pezzu di core prima di imbutulà e parti magnetiche.L'inconveniente principale di stu metudu hè chì u gap non magneticu riduce u flussu dispunibile per un serramentu cumpletu.Inoltre, ùn hè micca ghjustu per incorpore a distanza in un corpu di magnetu d'una sola pezza cum'è utilizatu per u disignu di magnete E-type.
Un campu di preghjudiziu inversu, pruduttu da una bobina ausiliaria, hè ancu un metudu efficace.Ma implica una cumplessità extra injustificata in a fabricazione di a bobina è ancu in i circuiti di cuntrollu, ancu s'ellu hè stata utilizata brevemente in un primu disignu Magnabend.
Una oscillazione in decadenza ("ringing") hè cuncettualmente un metudu assai bonu per a smagnetizazione.
Queste foto di l'oscilloscopiu riprisentanu a tensione (traccia in cima) è a corrente (traccia in fondu) in una bobina Magnabend cun un capacitore adattatu cunnessu à traversu per fà l'oscillazione.(L'alimentazione AC hè stata disattivata apprussimatamente à mezu à a stampa).
A prima stampa hè per un circuitu magneticu apertu, chì hè senza clampbar nantu à u magnetu.A seconda stampa hè per un circuitu magneticu chjusu, chì hè cun un clampbar di lunghezza completa nantu à u magnetu.
In a prima foto, a tensione mostra una oscillazione in decadenza (ringing) è cusì u currente (trace più bassu), ma in a seconda stampa a tensione ùn oscila micca è u currente ùn riesce ancu à invertisce in tuttu.Questu significa chì ùn ci saria micca oscillazione di u flussu magneticu è dunque nisuna cancellazione di u magnetismu residuale.
U prublema hè chì u magnetu hè troppu smorzatu, principarmenti per via di e perdite di eddy current in l'acciaio, è cusì sfurtunatamenti stu metudu ùn funziona micca per u Magnabend.
L'oscillazione forzata hè ancu una altra idea.Sè u magnetu hè troppu damped à self-oscillate tandu si pudia esse custrettu à oscillate da circuiti attivi furnissi energia comu nicissariu.Questu hè statu ancu investigatu bè per u Magnabend.U so inconveniente principale hè chì implica circuiti troppu complicati.
A smagnetizazione di l'impulsu inversu hè u metudu chì s'hè dimustratu u più prezzu per u Magnabend.I dettagli di stu disignu rapprisentanu u travagliu originale realizatu da Magnetic Engineering Pty Ltd. Una discussione dettagliata seguita:
DEMAGNETISATION REVERSE-PULSE
L'essenza di sta idea hè di almacenà l'energia in un condensatore è poi di liberà in a bobina ghjustu dopu chì u magnetu hè disattivatu.A polarità deve esse tale chì u condensatore induce una corrente inversa in a bobina.A quantità di energia almacenata in u condensatore pò esse adattatu per esse ghjustu abbastanza per annullà u magnetismu residuale.(Troppa energia puderia esagera è re-magnetize u magnetu in a direzzione opposta).
Un altru vantaghju di u metudu di l'impulsu inversu hè chì pruduce una smagnetizazione assai rapida è una liberazione quasi immediata di u clampbar da l'aimant.Questu hè perchè ùn hè micca necessariu d'aspittà chì u currente di a bobina decade à zero prima di cunnette u pulse inversu.À l'applicazione di l'impulsu, u currente di a bobina hè furzatu à zero (è dopu in reverse) assai più veloce di a so decadenza esponenziale normale.
Figura 3: Circuitu Reverse-Pulse Basic
Avà, nurmalmente, mette un cuntattu di commutazione trà u rettificatore è a bobina di magnete hè "giocà cù u focu".
Questu hè chì un currente induttivu ùn pò micca esse interrottu di colpu.S'ellu hè allora, i cuntatti di l'interruttore arcu è l'interruttore serà dannatu o ancu distruttu cumplettamente.(L'equivalente meccanicu avissi da pruvà à piantà di colpu un volante).
Cusì, qualunque sia u circuitu cuncepitu, deve furnisce una strada efficace per u currente di a bobina in ogni mumentu, ancu per i pochi millisecondi mentre un cuntattu di commutatore cambia.
U circuitu di sopra, chì hè custituitu da solu 2 condensatori è 2 diodi (più un cuntattu di relé), rializeghja e funzioni di carica u Capacitor Storage à una tensione negativa (relativa à u latu di riferimentu di a bobina) è furnisce ancu una strada alternativa per a bobina. currente mentre u cuntattu di relé hè nantu à a mosca.
Cumu funziona:
In generale, D1 è C2 agisce cum'è una pompa di carica per C1 mentre D2 hè un diodu di pinza chì impedisce u puntu B di passà pusitivu.
Mentre u magnetu hè ON, u cuntattu di relé serà cunnessu à u so terminal "normalmente apertu" (NO) è u magnetu farà u so travagliu normale di serratura di lamiera.A pompa di carica caricarà C1 versu una tensione negativa di punta uguale in magnitude à a tensione di bobina di punta.A tensione nantu à C1 aumenterà in modu esponenziale, ma serà completamente carica in circa 1/2 un secondu.
Allora ferma in quellu statu finu à chì a macchina hè spenta.
Immediatamente dopu a spegnimentu, u relè si ferma per un pocu tempu.Duranti stu tempu, a corrente di bobina altamente induttiva continuerà à recirculare attraversu i diodi in u rectificatore di ponte.Avà, dopu à un ritardu di circa 30 millisecondi, u cuntattu di relé hà da cumincià à separà.U currente di a bobina ùn pò più passà per i diodi di rettificatore, ma invece trova un percorsu attraversu C1, D1 è C2.A direzzione di sta corrente hè tale chì aumenterà ancu a carica negativa nantu à C1 è cumincià à carricà ancu C2.
U valore di C2 deve esse abbastanza grande per cuntrullà u ritmu di l'aumentu di tensione à traversu u cuntattu di relé d'apertura per assicurà chì un arcu ùn si forma micca.Un valore di circa 5 micro-farad per amp di corrente di bobina hè adattatu per un relé tipicu.
A figura 4 sottu mostra i dettagli di e forme d'onda chì si verificanu durante a prima mità di un secondu dopu a spegnimentu.A rampa di tensione chì hè cuntrullata da C2 hè chjaramente visibile nantu à a traccia rossa in u mità di a figura, hè tichjata "Contact Relay on the fly".(U tempu di volata attuale pò esse deduciutu da sta traccia; hè di circa 1,5 ms).
Appena l'armatura di relé sbarca nantu à u so terminal NC, u condensatore di almacenamentu caricatu negativamente hè cunnessu à a bobina di magnete.Questu ùn inverte micca immediatamente u currente di a bobina, ma u currente hè ora "in salita" è cusì hè furzatu rapidamente à cero è versu un piccu negativu chì si trova circa 80 ms dopu a cunnessione di u condensatore di almacenamiento.(Vede a Figura 5).U currente negativu inducerà un flussu negativu in u magnetu chì annullà u magnetismu residuale è u clampbar è a pezza seranu liberati rapidamente.
Figura 4: Forme d'onda allargate
Figura 5: Forme d'onda di tensione è currente nantu à a bobina magnetica
A Figura 5 sopra mostra e forme d'onda di tensione è di corrente nantu à a bobina di magnete durante a fase di pre-clamping, a fase di clamping completa è a fase di smagnetizzazione.
Hè pinsatu chì a simplicità è l'efficacità di stu circuitu di demagnetising duveria significà chì truverà applicazione in altri elettromagneti chì necessitanu demagnetising.Ancu s'è u magnetismu residuale ùn hè micca un prublema, stu circuitu puderia ancu esse assai utile per commutate u currente di bobina à zero assai rapidamente è dunque dà una liberazione rapida.
Circuitu praticu di Magnabend:
I cuncetti di circuitu discututi sopra ponu esse cumminati in un circuitu cumpletu cù un interlock à 2 mani è una smagnetizazione di l'impulsu inversu cum'è mostra sottu (Figura 6):
Figura 6: Circuitu cumminatu
Stu circuitu funzionerà, ma sfurtunatamenti hè un pocu affidabile.
Per ottene un funziunamentu affidabile è una vita di interruttore più longa, hè necessariu aghjunghje alcuni cumpunenti extra à u circuitu di basa cum'è mostra sottu (Figura 7):
Figura 7: Circuitu cumminatu cù Refinements
SW1:
Il s'agit d'un interrupteur isolant à 2 pôles.Hè aghjuntu per comodità è per rispettà i normi elettrici.Hè ancu desideratu chì questu switch incorpore un indicatore luminosu di neon per vede l'statu ON / OFF di u circuitu.
D3 è C4:
Senza D3, u latching di u relé ùn hè micca affidabile è dipende un pocu da a fase di a forma d'onda di rete à u mumentu di l'operazione di l'interruttore di fasciu di curvatura.D3 introduce un ritardu (tipicamenti 30 millisecondi) in a caduta di u relay.Questu supera u prublema di latching è hè ancu benefiziu per avè un ritardu di caduta appena prima di l'iniziu di l'impulsu smagnetizzante (più tardi in u ciculu).C4 furnisce l'accoppiamentu AC di u circuitu di relé chì altrimenti seria un cortu circuitu di mezza onda quandu u buttone START hè statu pressatu.
THERM.SWITCH:
Stu interruttore hà u so alloghju in cuntattu cù u corpu di magnete è andarà in circuitu apertu se u magnetu hè troppu caldu (> 70 C).Mettelu in serie cù a bobina di relé significa chì solu deve cambià a piccula corrente attraversu a bobina di relé piuttostu cà u currente magnetu pienu.
R2:
Quandu u buttone di START hè premutu, u relé si mette è allora ci sarà una corrente in-rush chì carica C3 via u ponte rectificatore, C2 è diode D2.Senza R2 ùn ci saria micca resistenza in stu circuitu è u currente altu risultatu puderia dannà i cuntatti in u switch START.
Inoltre, ci hè una altra cundizione di circuitu induve R2 furnisce a prutezzione: Se l'interruttore di fasciu di curvatura (SW2) si move da u terminal NO (induve avissi da purtari a corrente di magnetu sanu) à u terminal NC, spessu si forma un arcu è se u L'interruttore START era sempre tenutu in questu mumentu, allora C3 seria in effetti cortu circuitu è, secondu a quantità di tensione in C3, allora questu puderia dannà SW2.Tuttavia, di novu R2 limitaria stu currente di cortu circuitu à un valore sicuru.R2 hà bisognu solu un valore di resistenza bassu (tipicamenti 2 ohms) per furnisce una prutezzione sufficiente.
Varistore:
U varistore, chì hè cunnessu trà i terminali AC di u rettificatore, normalment ùn faci nunda.Ma s'ellu ci hè un surge voltage nantu à a rete (per esempiu, per esempiu - un allenamentu vicinu), allora u varistore assorberà l'energia in u surge è impedisce chì u piccu di tensione dannu u rectificatore di ponte.
R1:
Se u buttone START duverebbe esse pressatu durante un impulsu di smagnetizazione, questu pruvucarà probabilmente un arcu à u cuntattu di u relay chì à u turnu seria virtualmente in cortocircuite C1 (u condensatore di almacenamiento).L'energia di u condensatore seria scaricata in u circuitu custituitu da C1, u rectificatore di ponte è l'arcu in u relay.Senza R1, ci hè assai poca resistenza in questu circuitu è cusì u currente seria assai altu è basta à saldà i cuntatti in u relay.R1 furnisce prutezzione in questa eventualità (un pocu inusual).
Nota speciale per a scelta di R1:
Se l'eventualità descritta sopra, allora R1 assorberà quasi tutta l'energia chì era almacenata in C1, indipendentemente da u valore attuale di R1.Vulemu chì R1 sia grande cumparatu cù altre resistenze di circuitu, ma chjuca cumparatu cù a resistenza di a bobina Magnabend (altrimenti R1 riduce l'efficacità di l'impulsu smagnetizzante).Un valore di circa 5 à 10 ohms seria adattatu, ma chì putenza deve avè R1?Ciò chì avemu veramente bisognu di specificà hè a putenza di l'impulsu, o a valutazione di l'energia di a resistenza.Ma sta caratteristica ùn hè micca generalmente specificata per i resistori di putenza.I resistori di putenza di pocu valore sò generalmente avvolti in filu è avemu determinatu chì u fattore criticu per circà in questa resistenza hè a quantità di filu attuale utilizatu in a so custruzzione.Avete bisognu di apre un resistore di mostra è misurà u calibre è a lunghezza di u filu utilizatu.Da questu calculate u voluminu tutale di u filu è poi sceglie una resistenza cù almenu 20 mm3 di filu.
(Per esempiu, una resistenza di 6.8 ohm / 11 watt da RS Components hè stata trovata per avè un voluminu di filu di 24mm3).
Fortunatamente, questi cumpunenti extra sò chjuchi in dimensione è costu è dunque aghjunghjenu solu uni pochi di dollari à u costu generale di l'elettronica Magnabend.
Ci hè un pocu di circuitu supplementu chì ùn hè ancu statu discutitu.Questu sopra un prublema relativamente minore:
Se u buttone START hè premutu è ùn hè micca seguitu da tira nantu à a maniglia (chì altrimenti daria un serramentu tutale), allora u condensatore di almacenamentu ùn sarà micca cumpletamente carica è l'impulsu smagnetizzante chì risulta à a liberazione di u buttone START ùn smagnetizerà micca completamente a macchina. .U clampbar resta allora appiccicatu à a macchina è chì saria un fastidio.
L'aggiunta di D4 è R3, mostrata in blu in a Figura 8 quì sottu, alimenta una forma d'onda adatta in u circuitu di a pompa di carica per assicurà chì C1 hè carica ancu s'ellu ùn hè micca applicatu un serramentu cumpletu.(U valore di R3 ùn hè micca criticu - 220 ohms / 10 watt si adatta à a maiò parte di e macchine).
Figura 8: Circuitu cù Demagnetize solu dopu "START":
Per più infurmazione nantu à i cumpunenti di u circuitu, fate riferimentu à a sezione Componenti in "Custruisce u vostru propiu Magnabend"
Per scopi di riferimentu, i schemi di circuitu cumpletu di e macchine Magnabend 240 Volt AC, E-Type fabbricate da Magnetic Engineering Pty Ltd sò mostrati quì sottu.
Nota chì per u funziunamentu nantu à 115 VAC, parechji valori di cumpunenti anu da esse mudificate.
Magnetic Engineering hà cessatu a produzzione di macchine Magnabend in u 2003 quandu l'affari hè statu vindutu.
Nota: A discussione sopra era destinata à spiegà i principii principali di u funziunamentu di u circuitu è micca tutti i dettagli sò stati coperti.I circuiti cumpleti mostrati sopra sò ancu inclusi in i manuali Magnabend chì sò dispunibili in altrò in stu situ.
Hè ancu da nutà chì avemu sviluppatu versioni cumpletamente solidi di stu circuitu chì anu utilizatu IGBT invece di un relay per cambià u currente.
U circuitu di u statu solidu ùn hè mai statu utilizatu in ogni macchina Magnabend, ma hè stata utilizata per magneti speciali chì avemu fabricatu per e linee di produzzione.Queste linee di produzzione sò generalmente 5 000 articuli (cum'è una porta di frigorifero) per ghjornu.
Magnetic Engineering hà cessatu a produzzione di macchine Magnabend in u 2003 quandu l'affari hè statu vindutu.
Per piacè utilizate u ligame di Cuntattate Alan nantu à stu situ per circà più infurmazione.