充磁原理及充磁机
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充磁机充磁机的工作道理是:先将电容器充以直流高压电压,然后经由过程一个电阻微小的线圈放电.放电脉冲电流的峰值可达数万安培.此电流脉冲在线圈内产生一个壮大的磁场,该磁场使置于线圈中的硬磁材料永远磁化. 充磁机电容器工作时脉冲电流峰值极高,对电容器耐受冲击电流的机能请求很高.充磁机构造较简略,实际上就是一个磁力极强的电磁铁,配备多种外形的铁块,作为附加磁极,以便与被充磁体形成闭合磁路,充磁时,安排好附加磁极,和被充磁体,只要加上激磁电流,刷刹时即可完成.充磁机PLC在充磁机掌握体系的设计揭橥时光:2009-5-23 童志宝起源:《PLC&FA》收集版症结字:PLC充磁机掌握体系信息化运用查询拜访我要找茬在线投稿参加珍藏揭橥评论好文推举打印文本本文介绍了的充磁和测量为一体高效主动充磁机的掌握体系,个中运用plc实现体系掌握,触摸屏作为参数调剂.工作显示.1 引言跟着电机.家用电子.盘算机.通讯等技巧日新月异的更新和成长,永磁材料须要量越来越大机能越来越高.今朝,永磁材料大多采取钕铁硼.铁氧体.铝镍钴.钐钴等,并具有矫顽力大.机能稳固等特色,这些材料经充磁电源的高压大电流向螺线管刹时脉冲放电,使其磁化.临盆中请求充磁电源高效.稳固.精度高,同时,在机测试充磁后永磁材料的磁通量.文中介绍了的充磁和测量为一体高效主动充磁机,运用plc实现体系掌握,触摸屏作为参数调剂.工作显示等. 2 电磁交换充磁机依据电容储能脉冲放电产生壮大磁场,对铁磁性物资进行磁化.在电磁交换前,电容储存的能量(1)式中uc为储存电容的端电压,c为储存电容的容量.转变电容的电压或容量,可调节电容存储电场能量大小.今朝,电容在2kv~3.5kvdc,存储能量可达100kj以上.电容c被充电至设定电压u0时断开充电电源,随即接通lr串联电路,则电容c所储电荷经由过程lr敏捷地以脉冲情势放电,得到极大的脉冲电流峰值.电容放电的端电压uc知足(2)其放电电流(3)式中l为充磁头中螺线管的电感量,r为螺线管.放电回路衔接导线电阻.接触电阻及放电器件内阻的总和(疏忽线路散布电容与散布电感).对脉冲充磁,充磁头常选用(4)即欠阻尼情形下,电容放电电流,使脉冲磁场峰值达到磁化线圈内被充磁材料内矫顽力的3~5倍时进行可饱和磁化.磁通强度检测有磁电式磁通.电子式磁通和数字积分式磁通三种.图1为电子式磁通电路,有探测线圈和积分电路构成.当探测线圈中所链合的磁通变更δφ时,线圈中感应出电动势,经积分后的输出电压(5)式中n为探测线圈的匝数,r为电阻,c为积分电容.图1 电子式磁通检测电路3 掌握体系设计图2为充磁机体系示意图.电路是由可调直流高压电源.放电开关电路.plc掌握器.触摸屏.磁通检测和充磁优等电路构成.掌握请求:①调节可控硅掌握角度来调节充磁电流;②主动检测充磁产品磁通强度;③人机对话,即设定参数和显示运行状况;④ plc实际体系的掌握和运算;⑤功率元件的过流和过压呵护;⑥具有输入短路呵护,操纵安然.图2 体系总体框图3.1 充磁电路充磁电路有主电路和触发电路.充磁机的电路图如图3所示.主电路重要由交换调压升压.整流储能和放电等电路构成.经由过程调节双向可控硅vt1和tv2的移相角(或导通角)来调节升压变压器t的输入电压,然后经由过程桥式整流电路得到脉动的直流电压,将电能储消失电容组cl中.当可控硅vt7导通,其刹时向充磁头产生强脉冲电流放电,对材料进行快速充磁.在双向可控硅同步相控触发电路中,模仿量模块fx0n-3a的输出端电压vout掌握导通角,以调节存能电容上端电压.图3 充磁电路图3.2 体系掌握电路图4为体系掌握电路,选三菱fx1n-24mr为体系主控器,模仿量fx0n-3a有二个输入和一个输出,个中输入检测电流旌旗灯号和磁通讯号,输出掌握双向可控硅的导通角.图4 体系掌握电路图5 程序框图3.3 掌握程序设计掌握程序有手动与主动.手动掌握程序用于电容切换和电容充电检讨.充磁检讨等调试和保护.主动掌握程序包含有次序掌握程序,电容分级充电子程序,磁性检测子程序,hmi接口程序,关门和充磁头衔接.过压过流等.因为全部工作按流水动作,所以采取次序掌握将这些工作的子程序串联在一路,如许对编写程序较为轻便,并用stl指令易读.电容分级充电子程序就是斟酌到电容在零状况充电时可能有很大的冲击电流,会破坏桥式整流电路和双向可控桂.存储电能电容分二级充电,开端接上限流电阻r1,事后用km2的触点短接,进行全压充电.充磁后的工件被气阀顶到检测磁通的线圈前,应先对图1中积分电容短接放电(检测清零),随后磁性工件拔出线圈中,就能检讨到产品的磁通量,从而辨别本批产品机能请求,同时,可稳固双向可控硅的导通角,以确保产品的质量.触摸屏选用三菱f940got,设定参数和显示运行状况.设定充磁极数.充磁电流,显示磁通量和工作状况等.hmi接口程序是实现触摸屏与plc之间的组态.4 停止语充磁机存储电容脉冲放电,最大刹时放电电流可达到30ka以上,在10ms时光内产生极高强度的磁场,不会对电网造成冲击影响.合营合适的充磁线圈,在刹时产生30000 oe(奥斯特)以上的磁场,针对钕铁硼等高矫顽力磁体,充磁后果更好.充磁和磁通检测为一体合适流水线功课,具有高效.靠得住.抗干扰的特色,但是,削减电力电子器件在通断时对四周影响待于进一步研讨.可控硅道理可控硅是可控硅整流元件的简称,是一种具有三个PN 结的四层构造的大功率半导体器件,一般由两晶闸管反向衔接而成.它的功用不但是整流,还可以用作无触点开关以快速接通或割断电路,实现将直流电变成交换电的逆变,将一种频率的交换电变成另一种频率的交换电等等.可控硅和其它半导体器件一样,其有体积小.效力高.稳固性好.工作靠得住等长处.它的消失,使半导体技巧从弱电范畴进入了强电范畴,成为工业.农业.交通运输.军事科研以至贸易.平易近用电器等方面争相采取的元件.(如图)晶闸管T在工作进程中,它的阳极A和阴极K与电源和负载衔接,构成晶闸管的主电路,晶闸管的门极G和阴极K与掌握晶闸管的装配衔接,构成晶闸管的掌握电路双向晶闸管的构造与符号见图2.它属于NPNPN五层器件,三个电极分离是T1.T2.G.因该器件可以双领导通,故除门极G以外的两个电极统称为主端子,用T1.T2.暗示,不再划分成阳极或阴极.其特色是,当G极和T2极相对于T1,的电压均为正时,T2是阳极,T1是阴极.反之,当G极和T2极相对于T1的电压均为负时,T1变成阳极,T2为阴极.双向晶闸管的伏安特征见图3,因为正.反向特征曲线具有对称性,所以它可在任何一个偏领导通.从晶闸管的内部剖析工作进程:晶闸管是四层三端器件,它有J1.J2.J3三个PN结图一,可以把它中央的NP分成两部分,构成一个PNP型三极管和一个NPN 型三极管的复合管图二.当晶闸管推却正朝阳极电压时,为使晶闸管导铜,必须使推却反向电压的PN结J2掉去阻拦感化.图2中每个晶体管的集电极电流同时就是另一个晶体管的基极电流.是以,两个互相复合的晶体管电路,当有足够的门极电流Ig流入时,就会形成强烈的正反馈,造成两晶体管饱和导通,晶体管饱和导通.设PNP管和NPN管的集电极电流响应为Ic1和Ic2;发射极电流响应为Ia和Ik;电流放大系数响应为a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik,设流过J2结的反相漏电电流为Ic0,晶闸管的阳极电流等于两管的集电极电流和漏电流的总和:Ia=Ic1+Ic2+Ic0 或Ia=a1Ia+a2Ik+Ic0若门极电流为Ig,则晶闸管阴极电流为Ik=Ia+Ig从而可以得出晶闸管阳极电流为:I=(Ic0+Iga2)/(1-(a1+a2))(1—1)硅PNP管和硅NPN管响应的电流放大系数a1和a2随其发射极电流的转变而急剧变更如图三所示.当晶闸管推却正朝阳极电压,而门极未受电压的情形下,式(1—1)中,Ig=0,(a1+a2)很小,故晶闸管的阳极电流Ia≈Ic0 晶闸关处于正向阻断状况.当晶闸管在正朝阳极电压下,从门极G 流入电流Ig,因为足够大的Ig流经NPN管的发射结,从而进步起点流放大系数a2,产生足够大的极电极电流Ic2流过PNP管的发射结,并进步了PNP管的电流放大系数a1,产生更大的极电极电流Ic1流经NPN管的发射结.如许强烈的正反馈进程敏捷进行.从图3,当a1和a2随发射极电流增长而(a1+a2)≈1时,式(1—1)中的分母1-(a1+a2)≈0,是以进步了晶闸管的阳极电流Ia.这时,流过晶闸管的电流完整由主回路的电压和回路电阻决议.晶闸管已处于正领导通状况.式(1—1)中,在晶闸管导通后,1-(a1+a2)≈0,即使此时门极电流Ig=0,晶闸管仍能保持本来的阳极电流Ia而持续导通.晶闸管在导通后,门极已掉去感化.在晶闸管导通后,假如不竭的减小电源电压或增大回路电阻,使阳极电流Ia减小到保持电流IH以下时,因为a1和a1敏捷降低,当1-(a1+a2)≈0时,晶闸管恢复阻断状况.。
充磁机工作原理、磁测仪器、设备常用的磁测仪器有:磁通计、特斯拉计(又称为高斯计)、磁测仪。
磁通计用于测量磁感应通量;特斯拉计用于测量表面磁场强度或气隙磁场强度磁测仪用于测量综合磁性能。
所有仪器使用之前应仔细阅读说明书,根据说明书的要求预热,预热之后按照说明书的要求进行操作。
二、应用特斯拉计(高斯计)测量特斯拉计一般可用於测量磁性材料的表面磁场强度,具体而言就是测量表面中心部位的场强。
测量之前应根据说明书的要求进行预热,然后检查、调整零点,使得非测量状态下的示值为"0" 。
注意:在使用过程中一般不应调整霍尔电流。
更换探头时应根据探头的说明在仪器热态下调整霍尔电流,并在适当的部位标识霍尔电流参数值。
可以经常检查电流值,应为规定的数值。
测量表场的方法无法准确获得全面的磁参数(如剩磁、矫顽力、磁能积),通常以上下限标样的中心场资料作为参考资料来进行合格判别。
此种方法对N、M 系列可用,对H 以上系列准确度要差一些。
一般而言可以按照下述公式计算不同尺寸(圆柱或圆片)的中心场:H=Br*K/ 1 +5."28*K*K)(Gs)式中:Br--标称剩磁K--圆柱、圆片的长径比或方块磁化方向与另二个方向中较短边长之比。
对於长宽相差较大的产品K二取向长度/SQR(长*宽)更准确的计算公式:H=Br*K/ v( 1+ (4+32/L) *K*K)( Gs)L--方块磁化方向的长度32--探头的测试系数参数(0."5*64 )特斯拉计探头内霍尔片位置的确定:一般而言,霍尔片只有大约1*1~2*3 平方毫米左右大小的面积,厚度约0."3~0."5 毫米,且不在探头的最前部,有时需要确定霍尔片的位置,可以采用如下的方法来判断霍尔片的位置:将探头在充磁产品的表面,此时特斯拉计示值不为零,探头一直向外侧延伸探出,当特斯拉计示值为零时即为霍尔片的前边部,用铅笔或记号笔沿产品的外边界线标记记号;将探头向相反方向延伸(此时探头只有一小部分接触在磁体上),当特斯拉计示值为零时在做记号,两个记号的中位置即为霍尔片的实际位置。
磁钢充磁原理磁钢充磁原理是指通过外部磁场对磁钢进行处理,使其获得一定的磁性。
这个原理被广泛应用于电子、通信、航空航天等领域,对于提高设备性能和功能有着重要的作用。
磁钢是由铁、镍、钴等材料制成的,具有较强的磁性。
然而,在一些应用场景中,我们需要更高的磁性能,这就需要对磁钢进行充磁处理。
充磁的目的是增强磁钢的磁性,提高其磁场强度和磁化能力。
充磁的原理主要涉及磁钢内部的微观结构和外部磁场的相互作用。
磁钢内部的微观结构由许多微小的磁畴组成,这些磁畴的磁矩方向是无规则的。
当外部磁场作用于磁钢时,磁钢内部的磁畴将逐渐与外部磁场方向一致。
在磁钢内部的磁畴重新组合、重排的过程中,磁钢的整体磁性逐渐增强。
磁钢充磁的方法有很多种,常用的方法包括磁场充磁法、电流充磁法和冲击充磁法等。
磁场充磁法是指将磁钢放置在磁场中,通过磁场的作用使其充磁。
这种方法简单易行,适用于一些小型磁钢的充磁。
电流充磁法是将磁钢绕以导线,通过通电使其产生磁场,再将磁钢放置在磁场中进行充磁。
冲击充磁法是利用冲击力使磁钢产生磁化,这种方法通常适用于大型磁钢的充磁。
磁钢充磁的过程需要严格控制充磁的参数。
首先,需要确定合适的磁场强度和磁场方向。
磁场强度过大可能导致磁钢饱和,磁场强度过小则无法达到理想的磁化效果。
其次,需要控制充磁的时间,过长或过短的时间都会影响磁钢的磁性能。
此外,还需要考虑充磁的温度和环境等因素。
磁钢充磁的效果可以通过一些测试方法进行评估。
例如,可以使用磁力计测量磁钢的磁场强度,进而判断磁钢的磁性能。
此外,还可以通过观察磁钢在磁场中的磁化情况,以及磁钢的磁化曲线等方式进行评估。
磁钢充磁的应用广泛。
在电子领域,磁钢充磁常用于制造电感器、电机、传感器等设备。
在通信领域,磁钢充磁用于制造天线、滤波器等设备。
在航空航天领域,磁钢充磁可用于制造陀螺仪、磁力计等设备。
此外,磁钢充磁还可以应用于医疗、能源等领域。
磁钢充磁原理是通过外部磁场对磁钢进行处理,使其获得一定的磁性。
一、实验目的1. 了解充磁和退磁的基本原理。
2. 掌握充磁和退磁实验的操作步骤。
3. 通过实验验证充磁和退磁的效果。
二、实验原理1. 充磁原理:充磁是通过在磁性材料上施加磁场,使其内部的磁畴排列整齐,从而增强磁性材料磁性的过程。
根据法拉第电磁感应原理,当电流通过线圈时,在线圈内部产生磁场,该磁场可以使得磁性材料内部的磁畴排列整齐,从而达到充磁的目的。
2. 退磁原理:退磁是将磁性材料置于交变磁场中,通过改变磁场的方向和强度,使得磁性材料内部的磁畴逐渐排列混乱,最终使磁性材料失去磁性的过程。
常用的退磁方法包括反向充磁法和衰减法。
三、实验器材1. 磁性材料(如铁片、磁棒等)2. 充磁机3. 退磁机4. 电流表5. 电压表6. 交变电源7. 磁场计8. 实验记录表四、实验步骤1. 充磁实验(1)将磁性材料放置在充磁机的线圈中心。
(2)接通电源,调整电压和电流,使线圈产生足够的磁场。
(3)记录磁性材料的初始磁感应强度。
(4)调整充磁机参数,增加磁场强度,使磁性材料的磁感应强度达到预期值。
(5)关闭电源,记录磁性材料的最终磁感应强度。
2. 退磁实验(1)将充磁后的磁性材料放置在退磁机的线圈中心。
(2)接通交变电源,调整频率和电压,使线圈产生交变磁场。
(3)记录磁性材料的初始磁感应强度。
(4)逐渐降低交变磁场的强度和频率,观察磁性材料的磁感应强度变化。
(5)关闭电源,记录磁性材料的最终磁感应强度。
五、实验结果与分析1. 充磁实验结果通过实验,观察到磁性材料的磁感应强度随着充磁机参数的增加而增加,最终达到预期值。
实验结果表明,充磁机能够有效地对磁性材料进行充磁。
2. 退磁实验结果通过实验,观察到磁性材料的磁感应强度随着交变磁场强度和频率的降低而逐渐减小,最终接近于零。
实验结果表明,退磁机能够有效地对磁性材料进行退磁。
六、实验结论1. 充磁机能够有效地对磁性材料进行充磁,使磁性材料的磁感应强度达到预期值。
2. 退磁机能够有效地对磁性材料进行退磁,使磁性材料的磁感应强度接近于零。
充磁夹具的原理充磁夹具是一种常用于磁性材料充磁的工具,它的原理是利用电流通过线圈产生磁场,进而使工件充磁。
充磁夹具通常由线圈、电源和工作台组成,下面将详细介绍充磁夹具的原理及其工作过程。
充磁夹具中的线圈起着关键作用。
线圈是由导线绕成的,通常呈环形或螺旋形。
当通过线圈通电时,电流会在导线中产生磁场。
这个磁场的强度与电流的大小成正比,与线圈的匝数成正比。
充磁夹具中的电源提供了所需的电流。
电源通常是一个可调节的直流电源,可以控制电流的大小。
在充磁过程中,通过调节电源的输出电流,可以控制工件充磁的强度。
充磁夹具中的工作台用于放置需要充磁的工件。
工作台通常由非磁性材料制成,以避免对充磁过程的干扰。
工件放置在工作台上,并通过夹具固定,以保证充磁的稳定性。
当充磁夹具开始工作时,首先将工件放置在工作台上,并使用夹具固定。
然后,调节电源输出的电流大小,以达到所需的充磁强度。
接下来,开启电源,电流通过线圈产生磁场。
这个磁场会穿过工件,并将工件中的磁性材料磁化。
在充磁过程中,需要注意以下几点。
首先,线圈的匝数和电流的大小会影响充磁的强度。
通常情况下,匝数越多、电流越大,充磁强度越高。
其次,工件的形状和材料也会影响充磁效果。
一些形状复杂的工件可能需要调整线圈的位置,以保证磁场能够覆盖整个工件。
此外,不同材料的磁化所需的磁场强度也不同,需要根据工件的材料选择合适的充磁强度。
充磁夹具的原理是通过线圈产生磁场,进而使工件充磁。
它的工作过程简单可控,广泛应用于磁性材料的生产和加工过程中。
充磁夹具能够提高工件的磁化质量和效率,为磁性材料的应用提供了重要的支持。
通过合理使用充磁夹具,可以满足不同工件的充磁需求,提高生产效率,降低生产成本。
因此,充磁夹具在工业生产中具有重要的意义。
充磁器原理
充磁器是一种用于磁性材料的磁化处理设备,它通过在电磁场中对材料进行处理,使其获得一定的磁性。
充磁器的原理主要包括磁化过程、磁化方式和磁化效果等方面。
首先,我们来了解一下充磁器的磁化过程。
在充磁器中,磁化过程是通过电磁
场的作用来实现的。
当电流通过充磁器中的线圈时,会产生一个磁场,而磁性材料置于该磁场中,则会受到磁化作用。
这种磁化作用可以使材料内部的微观磁矩重新排列,从而使整个材料获得一定的磁性。
其次,充磁器的磁化方式有直流磁化和交流磁化两种。
直流磁化是指通过直流
电流在线圈中产生的恒定磁场来进行磁化,而交流磁化则是通过交变电流在线圈中产生的交变磁场来实现磁化。
这两种磁化方式各有优劣,可以根据具体的磁化要求来选择合适的方式进行处理。
最后,我们需要关注的是充磁器的磁化效果。
充磁器可以使磁性材料获得一定
的磁化强度和磁化方向,从而满足不同工艺要求和使用需求。
通过充磁器处理后的材料,可以具有更好的磁导率、磁滞回线和磁导能力,这对于提高材料的磁性能有着重要的意义。
综上所述,充磁器的原理主要包括磁化过程、磁化方式和磁化效果等方面。
通
过对这些原理的深入理解,可以更好地掌握充磁器的工作原理和使用方法,从而更好地应用于实际生产中,提高磁性材料的品质和性能。
希望本文能够对您有所帮助,谢谢阅读!。
充磁机原理充磁机由高压油浸电容器、SCR(可控硅)及控制电路组成。
将电源电压升高,通过整流器变为直流给电容器充电。
电容器内储存高压直流电能量,经过SCR控制,高压电能量通过对充磁线圈放电, 产生强力磁场, 使磁体饱和。
根据充磁线圈不同,充电电压可在额定范围内任意调整。
电容脉冲式充磁机的工作原理:先将电容器充以直流高压电压,然后通过一个电阻极小的线圈放电。
放电脉冲电流的峰值可达数万安培。
此电流脉冲在线圈内产生一个强大的磁场,该磁场使置于线圈中的硬磁材料永久磁化。
充磁机电容器工作时脉冲电流峰值极高,对电容器耐受冲击电流的性能要求很高。
磁性材料的三要素一般磁性材料的性能可以通过其四个参数来加以表述,即剩余磁感应强度(简称剩磁)Br(单位高斯Gs或毫特mT,1mT=10Gs),矫顽力Hcb(单位奥斯特Oe),内禀矫顽力Hcj(单位奥斯特Oe),最大磁能积(BH)max(单位兆高奥MGOe),其中Br, Hcj, (BH)max三参数又是最直接的表示。
Br, Hcj, (BH)max三者的相互关系Br的大小一般可认为能表明磁件充磁后的表面磁场的高低;Hcj的大小可说明磁件充磁后抗退磁及耐温高低的能力;(BH)max是Br与Hcj乘积的最大值,它的大小直接表明了磁体的性能高低。
目前我们还没检测到粘结NdFeB(BH)max能大于11.5的磁体。
一般来说,(BH)max 相近的磁体中,Br高,Hcj就偏低;Hcj 高,Br就偏低。
我们不能仅仅以(BH)max的高低来确定产品的好坏,还要看Br和Hcj的高低是否适合我们所需的产品. 三者大小是否说明材料的好坏我们不能以Br, Hcj, (BH)max的高低来决定其好坏,要以产品的用途、所需的特性来确定三者的高低;即使在同等(BH)max值的条件下,也要看产品的用途、充磁的要求来决定采用高Br值、低Hcj,还是反之。
三者大小对充磁的影响众所周知,在同等的条件下,即相同尺寸、相同极数和相同的充磁电压,磁能积高的磁件所获得的表磁也高,但在相同的(BH)max值时,Br和Hcj的高低对充磁有以下影响: Br高,Hcj低:在同等充磁电压下,能得到较高的表磁; Br低,Hcj高:要得到相同表磁,需用较高充磁电压;对于多极充磁,要采用Br高Hcj低的磁粉,而对于磁瓦,一般采用Hcj高Br低的磁粉,这是由于磁瓦用于的电机在使用中要承受较大的去磁电流和过载。
电机转子充磁原理直流电流磁化是通过将直流电流通入转子绕组中,产生磁场从而磁化转子。
具体操作是将直流电源连接到转子的绕组上,产生电流流过绕组,形成磁场。
通常情况下,使用电刷和集电环来与转子绕组接触,实现转子绕组与电源的连接。
通过控制电源电流的正反极性,可以控制转子的磁化方向,从而实现转子磁场的正反转。
这种方式常用于直流电机中。
感应磁化是通过外部磁场对转子进行磁化。
具体操作是将转子放置在与外磁场相互作用的磁场中,通过磁感应原理,使转子产生磁化。
可以通过用永磁体或电磁铁制成的励磁机构来产生外部磁场。
转子受到外磁场的影响,产生磁化后与定子的磁场相互作用,形成转子旋转。
这种方式常用于交流电机和异步电机中。
无论是直流电流磁化还是感应磁化,转子都需要与定子中的磁场相互作用才能实现转动。
在电机中,定子中的磁场由电流流过定子绕组产生,通过控制电流的大小和方向,可以实现定子磁场的旋转和变化。
当转子与定子的磁场相互作用时,根据洛伦兹力的作用原理,转子会受到力的作用而旋转。
这样,电机就能够将电能转化为机械能,实现工作。
在电机转子充磁过程中,需要注意磁场的稳定性和强度。
稳定性保证了转子在工作过程中磁场的稳定性,强度决定了转子产生的电磁力的大小。
因此,在设计和制造电机时,需要考虑转子磁场的稳定性和强度的要求,选择合适的充磁方式和材料,以保证电机的正常工作。
总之,电机转子充磁原理是通过外部磁场对转子进行磁化,使得转子能够与定子之间相互作用,产生电磁力,从而驱动转子旋转。
通过选择适当的充磁方式和材料,可以实现电机的正常工作和性能要求。
充磁机
充磁机的工作原理是:先将电容器充以直流高压电压,然后通过一个电阻极小的线圈放电。
放电脉冲电流的峰值可达数万安培。
此电流脉冲在线圈内产生一个强大的磁场,该磁场使置于线圈中的硬磁材料永久磁化。
充磁机电容器工作时脉冲电流峰值极高,对电容器耐受冲击电流的性能要求很高。
充磁机结构较简单,实际上就是一个磁力极强的电磁铁,配备多种形状的铁块,作为附加磁极,以便与被充磁体形成闭合磁路,充磁时,摆设好附加磁极,和被充磁体,只要加上激磁电流,刷瞬间即可完成。
PLC在充磁机控制系统的设计
1 引言
随着电机、家用电子、计算机、通信等技术日新月异的更新和发展,永磁材料需要量越来越大性能越来越高。
目前,永磁材料大多采用钕铁硼、铁氧体、铝镍钴、钐钴等,并具有矫顽力大、性能稳定等特点,这些材料经充磁电源的高压大电流向螺线管瞬间脉冲放电,使其磁化。
生产中要求充磁电源高效、稳定、精度高,同时,在机测试充磁后永磁材料的磁通量。
文中介绍了的充磁和测量为一体高效自动充磁机,使用plc实现系统控制,触摸屏作为参数调整、工作显示等。
2 电磁交换
充磁机根据电容储能脉冲放电产生强大磁场,对铁磁性物质进行磁化。
在电磁交换前,电容储存的能量
(1)
式中uc为储存电容的端电压,c为储存电容的容量。
改变电容的电压或容量,可调节电容存储电场能量大小。
目前,电容在2kv~,存储能量可达100kj以上。
电容c被充电至设定电压u0时断开充电电源,随即接通lr串联电路,则电容c所储电荷通过lr迅速地以脉冲形式放电,得到极大的脉冲电流峰值。
电容放电的端电压uc满足
(2)
其放电电流
(3)
式中l为充磁头中螺线管的电感量,r为螺线管、放电回路连接导线电阻、接触电阻及放电器件内阻的总和(忽略线路分布电容与分布电感)。
对脉冲充磁,充磁头常选用
(4)
即欠阻尼情况下,电容放电电流,使脉冲磁场峰值达到磁化线圈内被充磁材料内矫顽力的3~5倍时进行可饱和磁化。
磁通强度检测有磁电式磁通、电子式磁通和数字积分式磁通三种。
图1为电子式磁通电路,有探测线圈和积分电路组成。
当探测线圈中所链合的磁通变化δφ时,线圈中感应出电动势,经积分后的输出电压
(5)
式中n为探测线圈的匝数,r为电阻,c为积分电容。
图1 电子式磁通检测电路
3 控制系统设计
图2为充磁机系统示意图。
电路是由可调直流高压电源、放电开关电路、plc控制器、触摸屏、磁通检测和充磁头等电路组成。
控制要求:
①调节可控硅控制角度来调节充磁电流;
②自动检测充磁产品磁通强度;
③人机对话,即设定参数和显示运行状态;
④ plc现实系统的控制和运算;
⑤功率元件的过流和过压保护;
⑥具有输入短路保护,操作安全。
图2 系统总体框图
充磁电路
充磁电路有主电路和触发电路。
充磁机的电路图如图3所示。
主电路主要由交流调压升压、整流储能和放电等电路组成。
通过调节双向可控硅vt1和tv2的移相角(或导通角)来调节升压变压器t的输入电压,然后通过桥式整流电路得到脉动的直流电压,将电能储存在电容组cl中。
当可控硅vt7导通,其瞬间向充磁头产生强脉冲电流放电,对材料进行快速充磁。
在双向可控硅同步相控触发电路中,模拟量模块fx0n-3a的输出端电压vout控制导通角,以调节存能电容上端电压。
图3 充磁电路图
系统控制电路
图4为系统控制电路,选三菱fx1n-24mr为系统主控器,模拟量fx0n-3a有二个输入和一个输出,其中输入检测电流信号和磁通信号,输出控制双向可控硅的导通角。
图4 系统控制电路
图5 程序框图
控制程序设计
控制程序有手动与自动。
手动控制程序用于电容切换和电容充电检查、充磁检查等调试和维护。
自动控制程序包含有顺序控制程序,电容分级充电子程序,磁性检测子程序,hmi接口程序,关门和充磁头连接、过压过流等。
由于整个工作按流水动作,所以采用顺序控制将这些工作的子程序串联在一起,这样对编写程序较为简便,并用stl指令易读。
电容分级充电子程序就是考虑到电容在零状态充电时可能有很大的冲击电流,会损坏桥式整流电路和双向可控桂。
存储电能电容分二级充电,开始接上限流电阻r1,过后用km2的触点短接,进行全压充电。
充磁后的工件被气阀顶到检测磁通的线圈前,应先对图1中积分电容短接放电(检测清零),随后磁性工件插入线圈中,就能检查到产品的磁通量,从而鉴别本批产品性能要求,同时,可稳定双向可控硅的导通角,以确保产品的质量。
触摸屏选用三菱f940got,设定参数和显示运行状态。
设定充磁极数、充磁电流,显示磁通量和工作状态等。
hmi 接口程序是实现触摸屏与plc之间的组态。
4 结束语
充磁机存储电容脉冲放电,最大瞬间放电电流可达到30ka以上,在10ms时间内产生极高强度的磁场,不会对电网造成冲击影响。
配合合适的充磁线圈,在瞬间产生30000 oe(奥斯特)以上的磁场,针对钕铁硼等高矫顽力磁体,充磁效果更好。
充磁和磁通检测为一体适合流水线作业,具有高效、可靠、抗干扰的特点,但是,减少电力电子器件在通断时对周围影响待于进一步研究。
可控硅原理
可控硅是可控硅整流元件的简称,是一种具有三个PN 结的四层结构的大功率半导体器件,一般由两晶闸管反向连接而成.它的功用不仅是整流,还可以用作无触点开关以快速接通或切断电路,实现将直流电变成交流电的逆变,将一种频率的交流电变成另一种频率的交流电等等。
可控硅和其它半导体器件一样,其有体积小、效率高、稳定性好、工作可靠等优点。
它的出现,使半导体技术从弱电领域进入了强电领域,成为工业、农业、交通运输、军事科研以至商业、民用电器等方面争相采用的元件。
(如图)
晶闸管T在工作过程中,它的阳极A和阴极K与电源和负载连接,组成晶闸管的主电路,晶闸管的门极G 和阴极K与控制晶闸管的装置连接,组成晶闸管的控制电路
双向晶闸管的结构与符号见图2。
它属于NPNPN五层器件,三个电极分别是T1、T2、G。
因该器件可以双向导通,故除门极G以外的两个电极统称为主端子,用T1、T2。
表示,不再划分成阳极或阴极。
其特点是,当G 极和T2极相对于T1,的电压均为正时,T2是阳极,T1是阴极。
反之,当G极和T2极相对于T1的电压均为负时,T1变成阳极,T2为阴极。
双向晶闸管的伏安特性见图3,由于正、反向特性曲线具有对称性,所以它可在任何一个方向导通。
从晶闸管的内部分析工作过程:
晶闸管是四层三端器件,它有J1、J2、J3三个PN结图一,可以把它中间的NP分成两部分,构成一个PNP 型三极管和一个NPN型三极管的复合管图二.
当晶闸管承受正向阳极电压时,为使晶闸管导铜,必须使承受反向电压的PN结J2失去阻挡作用。
图2中每个晶体管的集电极电流同时就是另一个晶体管的基极电流。
因此,两个互相复合的晶体管电路,当有足够的门极电流Ig流入时,就会形成强烈的正反馈,造成两晶体管饱和导通,晶体管饱和导通。
设PNP管和NPN管的集电极电流相应为Ic1和Ic2;发射极电流相应为Ia和Ik;电流放大系数相应为
a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik,设流过J2结的反相漏电电流为Ic0,
晶闸管的阳极电流等于两管的集电极电流和漏电流的总和:
Ia=Ic1+Ic2+Ic0 或Ia=a1Ia+a2Ik+Ic0
若门极电流为Ig,则晶闸管阴极电流为Ik=Ia+Ig
从而可以得出晶闸管阳极电流为:I=(Ic0+Iga2)/(1-(a1+a2))(1—1)
硅PNP管和硅NPN管相应的电流放大系数a1和a2随其发射极电流的改变而急剧变化如图三所示。
当晶闸管承受正向阳极电压,而门极未受电压的情况下,式(1—1)中,Ig=0,(a1+a2)很小,故晶闸管的阳极电流Ia≈Ic0 晶闸关处于正向阻断状态。
当晶闸管在正向阳极电压下,从门极G流入电流Ig,由于足够大的Ig流经NPN管的发射结,从而提高起点流放大系数a2,产生足够大的极电极电流Ic2流过PNP管的发射结,并提高了PNP管的电流放大系数a1,产生更大的极电极电流Ic1流经NPN管的发射结。
这样强烈的正反馈过程迅速进行。
从图3,当a1和a2随发射极电流增加而(a1+a2)≈1时,式(1—1)中的分母1-(a1+a2)≈0,因此提高了晶闸管的阳极电流Ia.这时,流过晶闸管的电流完全由主回路的电压和回路电阻决定。
晶闸管已处于正向导通状态。
式(1—1)中,在晶闸管导通后,1-(a1+a2)≈0,即使此时门极电流Ig=0,晶闸管仍能保持原来的阳极电流Ia而继续导通。
晶闸管在导通后,门极已失去作用。
在晶闸管导通后,如果不断的减小电源电压或增大回路电阻,使阳极电流Ia减小到维持电流IH以下时,由于a1和a1迅速下降,当1-(a1+a2)≈0时,晶闸管恢复阻断状态。