MAGNABEND - RÚKUR RAFS
Magnabend lakmöppan er hönnuð sem DC klemmu rafsegul.
Einfaldasta hringrásin sem þarf til að knýja rafsegulspóluna samanstendur eingöngu af rofa og brúarafriðli:
Mynd 1: Lágmarks hringrás:
Það skal tekið fram að ON/OFF rofinn er tengdur AC hlið rásarinnar.Þetta gerir inductive spólustraumnum kleift að streyma í gegnum díóðurnar í brúarafriðlinum eftir að slökkt er á honum þar til straumurinn minnkar veldishraða niður í núll.
(Díóðurnar í brúnni virka sem "fly-back" díóður).
Fyrir öruggari og þægilegri notkun er æskilegt að hafa hringrás sem veitir tveggja handa samlæsingu og einnig tveggja þrepa klemmu.Tveggja handa samlæsingin hjálpar til við að tryggja að ekki sé hægt að grípa fingur undir klemmunni og sviðsfestingin gefur mýkri byrjun og gerir einnig annarri hendi kleift að halda hlutum á sínum stað þar til forklemman er virkjuð.
Mynd 2: Hringrás með samlæsingu og tveggja þrepa klemmu:
Þegar ýtt er á START hnappinn er lítill spenna settur á segulspóluna í gegnum AC þéttann sem framleiðir létt klemmuáhrif.Þessi hvarfgjarna aðferð til að takmarka strauminn í spóluna felur ekki í sér neina marktæka afldreifingu í takmörkunarbúnaðinum (þéttinum).
Full klemmning fæst þegar bæði rofi sem stýrir beygjugeisla og START hnappur eru notaðir saman.
Venjulega væri fyrst ýtt á START-hnappinn (með vinstri hendi) og síðan væri dregið í handfang beygjubitans með hinni hendinni.Full klemming mun ekki eiga sér stað nema það sé einhver skörun í notkun 2 rofa.Hins vegar þegar fullri klemmu hefur verið komið á er ekki nauðsynlegt að halda inni START-hnappinum.
Afgangssegulmagn
Lítið en verulegt vandamál við Magnabend vélina, eins og með flesta rafsegla, er vandamálið með leifar segulmagns.Þetta er það litla magn af segulmagni sem er eftir eftir að slökkt er á seglinum.Það veldur því að klemmustangirnar haldast veikt klemmdar við segulhlutann og gerir það því erfitt að fjarlægja vinnustykkið.
Notkun segulmjúks járns er ein af mörgum mögulegum aðferðum til að vinna bug á leifum segulmagns.
Hins vegar er erfitt að fá þetta efni í lagerstærðum og það er líka líkamlega mjúkt sem þýðir að það myndi auðveldlega skemmast í beygjuvél.
Innfelling á segulmagnuðu bili í segulhringrásinni er kannski einfaldasta leiðin til að draga úr leifar segulmagnsins.Þessi aðferð er áhrifarík og er frekar auðvelt að ná fram í tilbúnum segulhlutum - settu bara stykki af pappa eða áli sem er um það bil 0,2 mm þykkt á milli til dæmis framstöngin og kjarnahlutann áður en segulhlutarnir eru boltaðir saman.Helsti galli þessarar aðferðar er að ekki segulmagnaðir bilið dregur úr flæðinu sem er tiltækt fyrir fulla klemmu.Það er líka ekki einfalt að fella bilið í segulhluta í einu stykki eins og notað er fyrir E-gerð segulhönnunina.
Andstæða hlutdrægni, framleidd með aukaspólu, er einnig áhrifarík aðferð.En það felur í sér óviðeigandi auka flókið við framleiðslu spólunnar og einnig í stýrirásinni, þó að það hafi verið notað stuttlega í fyrstu Magnabend hönnun.
Rotnandi sveifla ("hringing") er hugmyndalega mjög góð aðferð til að afsegulvæða.
Þessar sveiflusjármyndir sýna spennuna (efsta sporið) og strauminn (neðsta sporið) í Magnabend spólu með viðeigandi þétti tengdum yfir það til að láta það sveiflast sjálft.(Slökkt hefur verið á straumgjafanum um miðja mynd).
Fyrsta myndin er fyrir opna segulhringrás, það er án klemma á seglinum.Önnur myndin er fyrir lokaða segulhringrás, það er með klemmu í fullri lengd á seglinum.
Á fyrstu myndinni sýnir spennan rotnandi sveiflu (hringing) og straumurinn (lægri ummerki) líka, en á annarri myndinni sveiflast spennan ekki og straumurinn nær ekki einu sinni að snúast við.Þetta þýðir að það yrði engin sveifla í segulflæðinu og þar af leiðandi engin niðurfelling á afgangssegulmagni.
Vandamálið er að segullinn er of mikið dempaður, aðallega vegna hringstraumstapa í stálinu og því virkar þessi aðferð því miður ekki fyrir Magnabendinn.
Þvinguð sveifla er enn önnur hugmynd.Ef segullinn er of dempaður til að sveiflast sjálfur gæti hann verið neyddur til að sveiflast með virkum hringrásum sem veita orku eftir þörfum.Þetta hefur einnig verið rannsakað ítarlega fyrir Magnabend.Helsti galli þess er að það felur í sér of flókna rafrásir.
Reverse-púls afmagnetisering er sú aðferð sem hefur reynst hagkvæmust fyrir Magnabend.Upplýsingar um þessa hönnun tákna frumlegt verk sem Magnetic Engineering Pty Ltd hefur framkvæmt. Ítarleg umfjöllun fer hér á eftir:
ANDUR-PULSE AFMYNDUN
Kjarni þessarar hugmyndar er að geyma orku í þétti og losa hana síðan inn í spóluna rétt eftir að slökkt er á seglinum.Pólunin þarf að vera þannig að þétturinn framkalli öfugan straum í spólunni.Magn orkunnar sem er geymt í þéttinum er hægt að sníða þannig að það nægi bara til að hætta við afgangssegulmagnið.(Of mikil orka gæti ofgert það og segulmagnað seglin aftur í gagnstæða átt).
Annar kostur við öfugpúlsaðferðina er að hún framleiðir mjög hraða afsegulvæðingu og næstum samstundis losun klemmunnar frá seglinum.Þetta er vegna þess að það er ekki nauðsynlegt að bíða eftir að spólustraumurinn hnigni niður í núll áður en öfugpúlsinn er tengdur.Við beitingu púlsins neyðist spólustraumurinn í núll (og síðan afturábak) mjög miklu hraðar en venjulegt veldisfallsfall hans hefði verið.
Mynd 3: Basic Reverse-Pulse Circuit
Nú er venjulega „að leika sér að eldi“ að setja rofasnertingu á milli afriðlarans og segulspólunnar.
Þetta er vegna þess að ekki er hægt að trufla inductive straum skyndilega.Ef það er þá munu rofatengiliðirnir bogna og rofinn verður skemmdur eða jafnvel alveg eyðilagður.(Vélrænni samsvarandi væri að reyna að stöðva skyndilega svifhjól).
Þannig, hvaða hringrás sem er úthugsuð verður hún að veita virka leið fyrir spólustrauminn á öllum tímum, þar með talið í nokkrar millisekúndur á meðan rofatengiliður breytist.
Ofangreind hringrás, sem samanstendur af aðeins 2 þéttum og 2 díóðum (auk gengissnerti), nær því hlutverki að hlaða geymsluþétta í neikvæða spennu (miðað við viðmiðunarhlið spólunnar) og veitir einnig aðra leið fyrir spólu straumur á meðan gengissambandið er á flugi.
Hvernig það virkar:
Í stórum dráttum virka D1 og C2 sem hleðsludæla fyrir C1 á meðan D2 er klemmdíóða sem kemur í veg fyrir að punkt B verði jákvæður.
Á meðan segullinn er ON verður gengissnertingin tengd við „venjulega opna“ (NO) tengi hans og segullinn mun sinna venjulegu starfi sínu við að klemma málmplötur.Hleðsludælan mun hlaða C1 í átt að neikvæðri hámarksspennu sem er jöfn að stærð og toppspennu spólunnar.Spennan á C1 mun aukast veldisvísis en hún verður fullhlaðin innan um 1/2 sekúndu.
Það helst síðan í því ástandi þar til slökkt er á vélinni.
Strax eftir að slökkt er á genginu heldur genginu í stuttan tíma.Á þessum tíma mun mjög inductive spólustraumurinn halda áfram að renna í gegnum díóðurnar í brúarafriðlinum.Nú, eftir um 30 millisekúndur töf mun gengissnertingin byrja að aðskiljast.Spólustraumurinn getur ekki lengur farið í gegnum afriðardíóðurnar heldur finnur hann leið í gegnum C1, D1 og C2.Stefna þessa straums er þannig að hann mun auka neikvæðu hleðsluna á C1 enn frekar og hann mun einnig byrja að hlaða C2.
Gildi C2 þarf að vera nógu stórt til að stjórna hraða spennuhækkunar yfir opnunargengissnertingu til að tryggja að ekki myndast bogi.Gildi um það bil 5 míkró-farads á hvern ampera af spólastraumi er fullnægjandi fyrir dæmigerð gengi.
Mynd 4 hér að neðan sýnir upplýsingar um bylgjuformin sem eiga sér stað á fyrri hálfri sekúndu eftir að slökkt er á.Spennurampurinn sem er stjórnað af C2 sést vel á rauðu línunni í miðri myndinni, hann er merktur „Relay contact on the fly“.(Raunverulegur yfirflugstími má ráða af þessari ummerki; hann er um 1,5 ms).
Um leið og relay armaturen lendir á NC tengi sínu er neikvætt hlaðinn geymsluþétti tengdur segulspólunni.Þetta snýr ekki strax við spólustraumnum en straumurinn er núna að keyra "upp á við" og því þvingast hann fljótt í gegnum núll og í átt að neikvæðum toppi sem kemur um 80 ms eftir tengingu geymsluþéttans.(Sjá mynd 5).Neikvæð straumurinn mun valda neikvætt flæði í seglinum sem mun hætta við afgangssegulmagnið og klemmastangurinn og vinnustykkið losna fljótt.
Mynd 4: Útvíkkuð bylgjulög
Mynd 5: Spenna og straumbylgjuform á segulspólu
Mynd 5 hér að ofan sýnir spennu- og straumbylgjuformin á segulspólunni á forspennufasa, fullum klemmufasa og afsegulvæðingarfasa.
Talið er að einfaldleiki og skilvirkni þessarar afsegulvæðingarrásar ætti að þýða að hún muni finna notkun í öðrum rafseglum sem þurfa afsegulvæðingu.Jafnvel þó að leifar segulmagnsins sé ekki vandamál gæti þessi hringrás samt verið mjög gagnleg til að skipta spólustraumnum í núll mjög fljótt og gefa þar af leiðandi skjótan losun.
Hagnýt Magnabend hringrás:
Hægt er að sameina hringrásarhugtökin sem fjallað er um hér að ofan í fulla hringrás með bæði 2-handa samlæsingu og öfuga púls afmagnetization eins og sýnt er hér að neðan (Mynd 6):
Mynd 6: Samsett hringrás
Þessi hringrás mun virka en því miður er hún nokkuð óáreiðanleg.
Til að fá áreiðanlega notkun og lengri líftíma rofa er nauðsynlegt að bæta nokkrum aukahlutum við grunnrásina eins og sýnt er hér að neðan (Mynd 7):
Mynd 7: Samsett hringrás með betrumbótum
SW1:
Þetta er 2-póla einangrunarrofi.Það er bætt við til þæginda og til að uppfylla rafmagnsstaðla.Einnig er æskilegt að í þessum rofa sé innbyggður neon gaumljós til að sýna ON/OFF stöðu hringrásarinnar.
D3 og C4:
Án D3 er læsing gengisins óáreiðanleg og fer að nokkru leyti eftir fasaskiptingu netbylgjuformsins þegar beygjugeislarofinn er í notkun.D3 kynnir seinkun (venjulega 30 millisekúndur) á brottfalli gengisins.Þetta sigrar læsingarvandamálið og það er líka hagkvæmt að hafa brottfallseinkun rétt áður en afsegulvæðingarpúlsinn hefst (síðar í lotunni).C4 veitir AC tengingu gengisrásarinnar sem annars væri hálfbylgju skammhlaup þegar ýtt var á START takkann.
THERM.ROFA:
Þessi rofi hefur húsið sitt í snertingu við segulhlutann og hann mun opna hringrás ef segullinn verður of heitur (>70 C).Að setja það í röð við gengispóluna þýðir að það þarf aðeins að skipta um litla strauminn í gegnum gengispóluna frekar en fullan segulstrauminn.
R2:
Þegar ýtt er á START takkann togar gengið inn og þá verður innáhlaupsstraumur sem hleður C3 í gegnum brúarafriðrann, C2 og díóðu D2.Án R2 væri engin viðnám í þessari hringrás og mikill straumur sem af þessu hlýst gæti skemmt tengiliðina í START rofanum.
Einnig er annað hringrásarástand þar sem R2 veitir vernd: Ef beygjugeislarofinn (SW2) færist frá NO tenginu (þar sem hann myndi bera allan segulstrauminn) yfir í NC tengið myndi oft bogi myndast og ef START rofanum var enn haldið á þessum tíma, þá yrði C3 í raun skammhlaupið og, eftir því hversu mikil spenna var á C3, þá gæti þetta skemmt SW2.Hins vegar myndi R2 takmarka þennan skammhlaupsstraum við öruggt gildi.R2 þarf aðeins lágt viðnámsgildi (venjulega 2 ohm) til að veita nægilega vernd.
Varistor:
Varistorinn, sem er tengdur á milli AC tengi afriðlarans, gerir venjulega ekkert.En ef það er spennuspenna á rafveitunni (t.d. vegna eldingar í nágrenninu) þá mun varistorinn gleypa orkuna í bylgjunni og koma í veg fyrir að spennubroddurinn skemmi brúarafriðrann.
R1:
Ef ýtt væri á START-hnappinn meðan á afsegulleysispúls stendur myndi þetta líklega valda boga við gengissnertingu sem aftur myndi nánast skammhlaupa C1 (geymsluþéttinn).Þéttaorkunni yrði varpað inn í hringrásina sem samanstendur af C1, brúarafriðlinum og ljósboganum í genginu.Án R1 er mjög lítil viðnám í þessari hringrás og því væri straumurinn mjög hár og myndi duga til að sjóða tengiliðina í genginu.R1 veitir vernd í þessum (dálítið óvenjulegu) tilviki.
Sérstök athugasemd varðandi val á R1:
Ef tilvikið sem lýst er hér að ofan kemur upp þá mun R1 gleypa nánast alla orkuna sem var geymd í C1 óháð raunverulegu gildi R1.Við viljum að R1 sé stórt miðað við önnur hringrásarviðnám en lítið miðað við viðnám Magnabend spólunnar (annars myndi R1 draga úr virkni afsegulleysispúlsins).Gildi á bilinu 5 til 10 ohm væri hentugur en hvaða aflstig ætti R1 að hafa?Það sem við þurfum í raun að tilgreina er púlsaflið, eða orkueinkunn viðnámsins.En þessi eiginleiki er venjulega ekki tilgreindur fyrir aflviðnám.Aflviðnám með lágum gildum er venjulega vírvindað og við höfum komist að þeirri niðurstöðu að mikilvægi þátturinn sem þarf að leita að í þessari viðnám er magn raunverulegs vírs sem notað er við smíði hans.Þú þarft að sprunga upp sýnisviðnám og mæla mælinn og lengd vírsins sem notaður er.Út frá þessu reiknaðu heildarrúmmál vírsins og veldu síðan viðnám með að minnsta kosti 20 mm3 af vír.
(Til dæmis reyndist 6,8 ohm/11 watta viðnám frá RS Components hafa vírrúmmál 24mm3).
Sem betur fer eru þessir aukaíhlutir litlir að stærð og kostnaði og bæta því aðeins nokkrum dollurum við heildarkostnað Magnabend raftækjanna.
Það er til viðbótar hluti af rafrásum sem hefur ekki enn verið rædd.Þetta sigrar tiltölulega lítið vandamál:
Ef ýtt er á START hnappinn og ekki er fylgt eftir með því að toga í handfangið (sem myndi annars gefa fulla klemmu) þá verður geymsluþéttinn ekki fullhlaðinn og segulmagnspúls sem myndast þegar START hnappinum er sleppt mun ekki afsegulmagna vélina að fullu .Klemmustöngin yrði þá áfram föst við vélina og það væri óþægindi.
Með því að bæta við D4 og R3, sem sýnt er með bláum lit á mynd 8 hér að neðan, færir viðeigandi bylgjuform inn í hleðsludælurásina til að tryggja að C1 hleðst jafnvel þótt ekki sé beitt fullri klemmu.(Gildið á R3 er ekki mikilvægt - 220 ohm/10 wött myndi henta flestum vélum).
Mynd 8: Hringrás með Demagnetise eftir „START“ eingöngu:
Fyrir frekari upplýsingar um hringrásaríhluti vinsamlegast skoðaðu hlutann Hluti í "Byggðu þinn eigin Magnabend"
Til viðmiðunar eru allar rafrásarmyndir af 240 volta AC, E-Type Magnabend vélum framleiddar af Magnetic Engineering Pty Ltd sýndar hér að neðan.
Athugaðu að fyrir notkun á 115 V AC þyrfti að breyta mörgum íhlutagildum.
Magnetic Engineering hætti framleiðslu á Magnabend vélum árið 2003 þegar fyrirtækið var selt.
Athugið: Ofangreind umfjöllun var ætlað að útskýra helstu meginreglur hringrásarinnar og ekki hefur verið farið yfir allar upplýsingar.Heildarrásirnar sem sýndar eru hér að ofan eru einnig innifaldar í Magnabend handbókunum sem eru fáanlegar annars staðar á þessari síðu.
Það skal líka tekið fram að við þróuðum fullkomlega solid state útgáfur af þessari hringrás sem notuðu IGBT í stað gengis til að skipta um straum.
Solid state hringrásin var aldrei notuð í neinar Magnabend vélar heldur var hún notuð fyrir sérstaka segla sem við framleiddum fyrir framleiðslulínur.Þessar framleiðslulínur skiluðu venjulega 5.000 hlutum (eins og kælihurð) á dag.
Magnetic Engineering hætti framleiðslu á Magnabend vélum árið 2003 þegar fyrirtækið var selt.
Vinsamlegast notaðu tengilinn Hafðu samband við Alan á þessari síðu til að fá frekari upplýsingar.