MAGNABEND - CIRCUIT OPERATION
Ang Magnabend sheetmetal folder ay idinisenyo bilang isang DC clamping electromagnet.
Ang pinakasimpleng circuit na kinakailangan upang himukin ang electro-magnetic coil ay binubuo ng switch at bridge rectifier lamang:
Figure 1: Minimal Circuit:
Dapat tandaan na ang ON/OFF switch ay konektado sa AC side ng circuit.Nagbibigay-daan ito sa inductive coil current na umikot sa mga diode sa bridge rectifier kasunod ng turn-off hanggang ang kasalukuyang decays exponentially sa zero.
(Ang mga diode sa tulay ay kumikilos bilang "fly-back" na mga diode).
Para sa mas ligtas at mas maginhawang operasyon ito ay kanais-nais na magkaroon ng isang circuit na nagbibigay ng isang 2-kamay na interlock at din 2-stage clamping.Ang 2-handed interlock ay nakakatulong upang matiyak na ang mga daliri ay hindi mahuhuli sa ilalim ng clampbar at ang staged clamping ay nagbibigay ng mas malambot na simula at nagbibigay-daan din sa isang kamay na hawakan ang mga bagay sa lugar hanggang sa ang pre-clamping ay i-activate.
Figure 2: Circuit na may Interlock at 2-Stage Clamping:
Kapag pinindot ang START button ay may maliit na boltahe na ibinibigay sa magnet coil sa pamamagitan ng AC capacitor kaya nagdudulot ng light clamping effect.Ang reaktibong paraan na ito ng paglilimita sa kasalukuyang sa likid ay hindi nagsasangkot ng makabuluhang pagkawala ng kuryente sa aparatong naglilimita (ang kapasitor).
Ang buong clamping ay nakukuha kapag ang Bending Beam-operated switch at ang START button ay sabay na pinapatakbo.
Karaniwan ang START button ay unang itutulak (sa kaliwang kamay) at pagkatapos ay ang hawakan ng bending beam ay hihilahin gamit ang kabilang kamay.Ang buong clamping ay hindi magaganap maliban kung mayroong ilang magkakapatong sa pagpapatakbo ng 2 switch.Gayunpaman kapag naitatag na ang buong pag-clamping hindi na kailangang panatilihing hawakan ang START button.
Ang natitirang magnetismo
Ang isang maliit ngunit makabuluhang problema sa Magnabend machine, tulad ng karamihan sa mga electro-magnet, ay ang problema ng natitirang magnetism.Ito ang maliit na halaga ng magnetism na natitira pagkatapos na naka-OFF ang magnet.Ito ay nagiging sanhi ng mga clamp-bar na manatiling mahinang nakakapit sa katawan ng magnet kaya nahihirapang tanggalin ang workpiece.
Ang paggamit ng magnetically soft iron ay isa sa maraming posibleng paraan sa pagtagumpayan ng natitirang magnetism.
Gayunpaman ang materyal na ito ay mahirap makuha sa mga laki ng stock at ito rin ay pisikal na malambot na nangangahulugan na madali itong masira sa isang bending machine.
Ang pagsasama ng isang di-magnetic na puwang sa magnetic circuit ay marahil ang pinakasimpleng paraan upang mabawasan ang natitirang magnetism.Ang pamamaraang ito ay epektibo at medyo madaling makamit sa isang gawa-gawang katawan ng magnet - isama lamang ang isang piraso ng karton o aluminyo na humigit-kumulang 0.2mm ang kapal sa pagitan ng sabihin ang front pole at ang core piece bago i-bolting ang mga bahagi ng magnet.Ang pangunahing disbentaha ng pamamaraang ito ay ang hindi magnetic gap ay binabawasan ang flux na magagamit para sa buong clamping.Gayundin, hindi diretsong isama ang puwang sa isang one-piece magnet body gaya ng ginamit para sa E-type na magnet na disenyo.
Ang isang reverse bias field, na ginawa ng isang auxiliary coil, ay isa ring epektibong paraan.Ngunit ito ay nagsasangkot ng hindi nararapat na labis na kumplikado sa paggawa ng coil at gayundin sa control circuitry, bagaman ito ay ginamit sa madaling sabi sa isang maagang disenyo ng Magnabend.
Ang nabubulok na oscillation ("pagri-ring") ay isang konseptong napakahusay na paraan para sa demagnetising.
Ang mga larawang ito ng oscilloscope ay naglalarawan ng boltahe (top trace) at kasalukuyang (bottom trace) sa isang Magnabend coil na may angkop na capacitor na nakakonekta sa kabuuan nito upang gawin itong mag-oscillate sa sarili.(Ang supply ng AC ay naka-off humigit-kumulang sa gitna ng larawan).
Ang unang larawan ay para sa isang bukas na magnetic circuit, iyon ay walang clampbar sa magnet.Ang pangalawang larawan ay para sa isang closed magnetic circuit, iyon ay, na may buong haba na clampbar sa magnet.
Sa unang larawan ang boltahe ay nagpapakita ng nabubulok na oscillation (ring) at gayundin ang kasalukuyang (lower trace), ngunit sa pangalawang larawan ang boltahe ay hindi nag-oscillate at ang kasalukuyang ay hindi kahit na namamahala upang baligtarin ang lahat.Nangangahulugan ito na walang magiging oscillation ng magnetic flux at samakatuwid ay walang pagkansela ng natitirang magnetism.
Ang problema ay ang magnet ay masyadong mabigat na damped, pangunahin dahil sa mga pagkalugi ng eddy current sa bakal, at sa kasamaang palad ang pamamaraang ito ay hindi gumagana para sa Magnabend.
Ang sapilitang oscillation ay isa pang ideya.Kung ang magnet ay masyadong damped sa self-oscillate, maaari itong pilitin na mag-oscillate ng mga aktibong circuit na nagbibigay ng enerhiya kung kinakailangan.Masusing inimbestigahan din ito para sa Magnabend.Ang pangunahing kawalan nito ay nagsasangkot ito ng sobrang kumplikadong circuitry.
Ang reverse-pulse demagnetising ay ang paraan na napatunayang pinaka-epektibo para sa Magnabend.Ang mga detalye ng disenyong ito ay kumakatawan sa orihinal na gawaing ginawa ng Magnetic Engineering Pty Ltd. Ang isang detalyadong talakayan ay sumusunod:
REVERSE-PULSE DEMAGNETISING
Ang kakanyahan ng ideyang ito ay ang pag-imbak ng enerhiya sa isang kapasitor at pagkatapos ay ilabas ito sa likid pagkatapos na patayin ang magnet.Ang polarity ay kailangang maging tulad na ang kapasitor ay magbuod ng reverse current sa coil.Ang dami ng enerhiya na nakaimbak sa kapasitor ay maaaring iayon upang maging sapat lamang upang kanselahin ang natitirang magnetism.(Maaaring lumampas ang labis na enerhiya at muling i-magnetize ang magnet sa tapat na direksyon).
Ang karagdagang bentahe ng reverse-pulse method ay ang paggawa nito ng napakabilis na demagnetising at halos instant na paglabas ng clampbar mula sa magnet.Ito ay dahil hindi kailangang hintayin ang coil current na mabulok sa zero bago ikonekta ang reverse pulse.Sa paglalapat ng pulso, ang kasalukuyang likid ay pinipilit sa zero (at pagkatapos ay sa reverse) nang mas mabilis kaysa sa normal na exponential decay nito.
Figure 3: Basic Reverse-Pulse Circuit
Ngayon, karaniwan, ang paglalagay ng switch contact sa pagitan ng rectifier at ng magnet coil ay "naglalaro ng apoy".
Ito ay dahil ang isang inductive current ay hindi maaaring biglang magambala.Kung ito ay pagkatapos ay ang switch contact ay arc at ang switch ay nasira o kahit na ganap na nawasak.(Ang mekanikal na katumbas ay sinusubukang biglang ihinto ang isang flywheel).
Kaya, kahit anong circuit ang ginawa, dapat itong magbigay ng isang epektibong landas para sa kasalukuyang coil sa lahat ng oras, kasama ang ilang millisecond habang nagbabago ang isang switch contact.
Ang circuit sa itaas, na binubuo lamang ng 2 capacitor at 2 diodes (kasama ang isang relay contact), ay nakakamit ang mga function ng pag-charge ng Storage capacitor sa isang negatibong boltahe (na may kaugnayan sa reference na bahagi ng coil) at nagbibigay din ng alternatibong pathway para sa coil kasalukuyang habang ang relay contact ay on the fly.
Paano ito gumagana:
Malawak na gumaganap ang D1 at C2 bilang charge pump para sa C1 habang ang D2 ay isang clamp diode na humahawak sa point B mula sa pagiging positibo.
Habang ang magnet ay ON ang relay contact ay ikokonekta sa "normally open" (NO) terminal nito at gagawin ng magnet ang normal nitong trabaho sa pag-clamping ng sheetmetal.Ang charge pump ay magcha-charge ng C1 patungo sa peak negative voltage na katumbas ng magnitude sa peak coil voltage.Ang boltahe sa C1 ay tataas nang husto ngunit ganap itong sisingilin sa loob ng humigit-kumulang 1/2 sa isang segundo.
Pagkatapos ay mananatili ito sa ganoong estado hanggang sa naka-OFF ang makina.
Kaagad pagkatapos i-switch-off ang relay sa loob ng maikling panahon.Sa panahong ito ang mataas na inductive coil current ay patuloy na mag-recirculate sa pamamagitan ng mga diode sa bridge rectifier.Ngayon, pagkatapos ng pagkaantala ng humigit-kumulang 30 millisecond ay magsisimulang maghiwalay ang contact ng relay.Ang kasalukuyang coil ay hindi na maaaring dumaan sa rectifier diodes ngunit sa halip ay nakakahanap ng landas sa pamamagitan ng C1, D1, at C2.Ang direksyon ng kasalukuyang ito ay tulad na ito ay higit pang tataas ang negatibong singil sa C1 at ito ay magsisimulang singilin din ang C2.
Ang halaga ng C2 ay kailangang sapat na malaki upang makontrol ang rate ng pagtaas ng boltahe sa pagbubukas ng contact ng relay upang matiyak na hindi mabubuo ang isang arko.Ang halaga na humigit-kumulang 5 micro-farads bawat amp ng coil current ay sapat para sa isang tipikal na relay.
Ang Figure 4 sa ibaba ay nagpapakita ng mga detalye ng mga waveform na nangyayari sa unang kalahati ng isang segundo pagkatapos i-OFF.Ang boltahe na ramp na kinokontrol ng C2 ay malinaw na nakikita sa pulang bakas sa gitna ng figure, ito ay may label na "Relay contact on the fly".(Maaaring mahihinuha ang aktwal na fly-over time mula sa bakas na ito; ito ay humigit-kumulang 1.5 ms).
Sa sandaling mapunta ang relay armature sa NC terminal nito, ang negatibong sisingilin na storage capacitor ay konektado sa magnet coil.Hindi nito agad na binabaligtad ang kasalukuyang coil ngunit ang kasalukuyang ay tumatakbo na ngayon sa "pataas" at sa gayon ito ay mabilis na pinipilit sa zero at patungo sa negatibong peak na nangyayari mga 80 ms pagkatapos ng koneksyon ng storage capacitor.(Tingnan ang Larawan 5).Ang negatibong kasalukuyang ay mag-uudyok ng negatibong pagkilos ng bagay sa magnet na magkansela ng natitirang magnetism at ang clampbar at workpiece ay mabilis na ilalabas.
Figure 4: Mga Pinalawak na Waveform
Figure 5: Boltahe at Kasalukuyang mga Waveform sa Magnet Coil
Ang Figure 5 sa itaas ay naglalarawan ng boltahe at kasalukuyang mga waveform sa magnet coil sa panahon ng pre-clamping phase, ang buong clamping phase, at ang demagnetising phase.
Inaakala na ang pagiging simple at pagiging epektibo ng demagnetising circuit na ito ay nangangahulugan na makakahanap ito ng aplikasyon sa iba pang mga electromagnet na nangangailangan ng demagnetising.Kahit na ang natitirang magnetism ay hindi isang problema ang circuit na ito ay maaari pa ring maging lubhang kapaki-pakinabang upang i-commutate ang coil current sa zero nang napakabilis at samakatuwid ay nagbibigay ng mabilis na paglabas.
Praktikal na Magnabend Circuit:
Ang mga konsepto ng circuit na tinalakay sa itaas ay maaaring pagsamahin sa isang buong circuit na may parehong 2-handed interlock at reverse pulse demagnetising tulad ng ipinapakita sa ibaba (Figure 6):
Figure 6: Pinagsamang Circuit
Ang circuit na ito ay gagana ngunit sa kasamaang-palad ito ay medyo hindi mapagkakatiwalaan.
Upang makakuha ng maaasahang operasyon at mas mahabang buhay ng switch, kinakailangan na magdagdag ng ilang karagdagang bahagi sa pangunahing circuit tulad ng ipinapakita sa ibaba (Larawan 7):
Figure 7: Pinagsamang Circuit na may Mga Pagpipino
SW1:
Ito ay isang 2-pole isolating switch.Ito ay idinagdag para sa kaginhawahan at upang sumunod sa mga pamantayang elektrikal.Ito rin ay kanais-nais para sa switch na ito na magsama ng neon indicator light upang ipakita ang ON/OFF status ng circuit.
D3 at C4:
Kung wala ang D3, ang latching ng relay ay hindi mapagkakatiwalaan at medyo depende sa phasing ng mains waveform sa oras ng operasyon ng bending beam switch.Ang D3 ay nagpapakilala ng pagkaantala (karaniwang 30 milli segundo) sa pag-drop out ng relay.Napagtagumpayan nito ang problema sa pag-latching at kapaki-pakinabang din na magkaroon ng pagkaantala sa pag-drop out bago ang simula ng demagnetising pulse (mamaya sa cycle).Nagbibigay ang C4 ng AC coupling ng relay circuit na kung hindi man ay magiging half-wave short circuit kapag pinindot ang START button.
THERM.PALITAN:
Ang switch na ito ay may pabahay nito na nakikipag-ugnayan sa katawan ng magnet at ito ay magiging bukas na circuit kung ang magnet ay masyadong mainit (>70 C).Ang paglalagay nito sa serye sa relay coil ay nangangahulugan na kailangan lamang nitong ilipat ang maliit na kasalukuyang sa pamamagitan ng relay coil sa halip na ang buong magnet current.
R2:
Kapag pinindot ang START button, ang relay ay humihila at pagkatapos ay magkakaroon ng in-rush current na nagcha-charge ng C3 sa pamamagitan ng bridge rectifier, C2 at diode D2.Kung wala ang R2 ay walang resistensya sa circuit na ito at ang magreresultang mataas na kasalukuyang ay maaaring makapinsala sa mga contact sa START switch.
Gayundin, mayroong isa pang kundisyon ng circuit kung saan ang R2 ay nagbibigay ng proteksyon: Kung ang bending beam switch (SW2) ay gumagalaw mula sa NO terminal (kung saan ito magdadala ng buong magnet current) patungo sa NC terminal, kung gayon kadalasan ay bubuo ang isang arko at kung ang Ang START switch ay hawak pa rin sa oras na ito at ang C3 ay magiging maikli ang circuit at, depende sa kung gaano kalaki ang boltahe sa C3, maaari itong makapinsala sa SW2.Gayunpaman muli, lilimitahan ng R2 ang kasalukuyang short circuit sa isang ligtas na halaga.Ang R2 ay nangangailangan lamang ng mababang halaga ng resistensya (karaniwang 2 ohms) upang makapagbigay ng sapat na proteksyon.
Varistor:
Ang varistor, na konektado sa pagitan ng mga terminal ng AC ng rectifier, ay karaniwang walang ginagawa.Ngunit kung mayroong isang surge boltahe sa mains (dahil sa halimbawa - isang malapit na lightening strike ) pagkatapos ay ang varistor ay sumisipsip ng enerhiya sa surge at maiwasan ang boltahe spike na mapinsala ang bridge rectifier.
R1:
Kung pipindutin ang START button sa panahon ng demagnetising pulse, malamang na magdulot ito ng arc sa contact ng relay na halos mag-short-circuit ng C1 (ang storage capacitor).Ang capacitor energy ay itatapon sa circuit na binubuo ng C1, ang bridge rectifier at ang arc sa relay.Kung wala ang R1 mayroong napakakaunting paglaban sa circuit na ito at sa gayon ang kasalukuyang ay magiging napakataas at magiging sapat upang hinangin ang mga contact sa relay.Ang R1 ay nagbibigay ng proteksyon sa ganitong (medyo hindi pangkaraniwang) kaganapan.
Espesyal na Paalala muling Pagpipilian ng R1:
Kung ang kaganapang inilarawan sa itaas ay nangyari, ang R1 ay sumisipsip ng halos lahat ng enerhiya na nakaimbak sa C1 anuman ang aktwal na halaga ng R1.Nais naming maging malaki ang R1 kumpara sa iba pang mga circuit resistance ngunit maliit kumpara sa resistensya ng Magnabend coil (kung hindi, mababawasan ng R1 ang bisa ng demagnetising pulse).Ang halaga na humigit-kumulang 5 hanggang 10 ohms ay magiging angkop ngunit anong power rating ang dapat magkaroon ng R1?Ang talagang kailangan nating tukuyin ay ang lakas ng pulso, o rating ng enerhiya ng risistor.Ngunit ang katangiang ito ay hindi karaniwang tinukoy para sa mga resistor ng kapangyarihan.Ang mababang halaga ng mga resistor ng kuryente ay karaniwang wire-wound at natukoy namin na ang kritikal na salik na hahanapin sa risistor na ito ay ang dami ng aktwal na wire na ginamit sa pagtatayo nito.Kailangan mong i-crack ang isang sample na risistor at sukatin ang gauge at ang haba ng wire na ginamit.Mula dito kalkulahin ang kabuuang dami ng kawad at pagkatapos ay pumili ng isang risistor na may hindi bababa sa 20 mm3 ng kawad.
(Halimbawa, natagpuan ang isang 6.8 ohm/11 watt resistor mula sa RS Components na mayroong wire volume na 24mm3).
Sa kabutihang palad, ang mga karagdagang sangkap na ito ay maliit sa laki at halaga at samakatuwid ay nagdaragdag lamang ng ilang dolyar sa kabuuang halaga ng Magnabend electrics.
Mayroong karagdagang bit ng circuitry na hindi pa napag-uusapan.Napagtagumpayan nito ang isang medyo maliit na problema:
Kung ang START button ay pinindot at hindi sinundan ng paghila sa handle (na kung hindi man ay magbibigay ng buong clamping) kung gayon ang storage capacitor ay hindi ganap na masisingil at ang demagnetising pulse na nagreresulta sa paglabas ng START button ay hindi ganap na magde-demagnetize ng makina .Ang clampbar ay mananatiling nakadikit sa makina at iyon ay magiging isang istorbo.
Ang pagdaragdag ng D4 at R3, na ipinapakita sa asul sa Figure 8 sa ibaba, ay nagpapakain ng angkop na waveform sa circuit ng charge pump upang matiyak na masisingil ang C1 kahit na hindi inilapat ang buong clamping.(Ang halaga ng R3 ay hindi kritikal - 220 ohms/10 watt ay angkop sa karamihan ng mga makina).
Figure 8: Circuit na may Demagnetise pagkatapos lang ng "START":
Para sa karagdagang impormasyon tungkol sa mga bahagi ng circuit mangyaring sumangguni sa seksyon ng Mga Bahagi sa "Bumuo ng Iyong Sariling Magnabend"
Para sa mga layunin ng sanggunian ang buong circuit diagram ng 240 Volt AC, E-Type Magnabend machine na ginawa ng Magnetic Engineering Pty Ltd ay ipinapakita sa ibaba.
Tandaan na para sa pagpapatakbo sa 115 VAC maraming mga halaga ng bahagi ang kailangang baguhin.
Itinigil ng Magnetic Engineering ang produksyon ng mga makinang Magnabend noong 2003 nang ibenta ang negosyo.
Tandaan: Ang talakayan sa itaas ay nilayon upang ipaliwanag ang mga pangunahing prinsipyo ng pagpapatakbo ng circuit at hindi lahat ng detalye ay nasasakupan.Ang buong circuit na ipinapakita sa itaas ay kasama rin sa mga manual ng Magnabend na available sa ibang lugar sa site na ito.
Dapat ding tandaan na nakabuo kami ng ganap na solid state na mga bersyon ng circuit na ito na gumamit ng mga IGBT sa halip na isang relay upang ilipat ang kasalukuyang.
Ang solid state circuit ay hindi kailanman ginamit sa anumang Magnabend machine ngunit ginamit para sa mga espesyal na magnet na ginawa namin para sa mga linya ng produksyon.Ang mga linya ng produksyon na ito ay karaniwang naglalabas ng 5,000 item (tulad ng pinto ng refrigerator) bawat araw.
Itinigil ng Magnetic Engineering ang produksyon ng mga makinang Magnabend noong 2003 nang ibenta ang negosyo.
Mangyaring gamitin ang link na Makipag-ugnayan kay Alan sa site na ito upang humingi ng higit pang impormasyon.