充磁原理及充磁机

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
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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.。