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使脈沖磁東莞柴油發電機場峰值達到磁化線圈

發布日期:2020-08-22 06:21 | 點擊數:

  充磁機 充磁機的工作原理是:先將電容器充以直流高壓電壓,然后通過一個電阻極小的線圈放電。放電脈沖電流 的峰值可達數萬安培。 此電流脈沖在線圈內產生一個強大的磁場, 該磁場使置于線圈中的硬磁材料磁化。 充 磁機電容器工作時脈沖電流峰值極高,對電容器耐受沖擊電流的性能要求很高。 充磁機結構較簡單,實際上就是一個磁力極強的電磁鐵,配備多種形狀的鐵塊,作為附加磁極,以便與被 充磁體形成閉合磁路,充磁時,擺設好附加磁極,和被充磁體,只要加上激磁電流,刷瞬間即可完成。 充 磁機 PLC 在充磁機控制系統的設計 發表時間:2009-5-23 童志寶 來源:《PLC&FA》網絡版 關鍵字:PLC 充磁機控制系統 信息化應用調查我要找茬在線投稿加入收藏發表評論好文推薦打印文本 本文介紹了的充磁和測量為一體高效自動充磁機的控制系統,其中使用 plc 實現系統控制,觸摸屏作為參數調整、工作顯示。 1 引 言 隨著電機、家用電子、計算機、通信等技術日新月異的更新和發展,永磁材料需要量越來越大性能越來越高。目前, 永磁材料大多采用釹鐵硼、鐵氧體、鋁鎳鈷、釤鈷等,并具有矯頑力大、性能穩定等特點,這些材料經充磁電源的高壓 大電流向螺線管瞬間脈沖放電,使其磁化。生產中要求充磁電源高效、穩定、精度高,同時,在機測試充磁后永磁材料 的磁通量。文中介紹了的充磁和測量為一體高效自動充磁機,使用 plc 實現系統控制,觸摸屏作為參數調整、工作顯示 等。 2 電磁交換 充磁機根據電容儲能脈沖放電產生強大磁場,對鐵磁性物質進行磁化。在電磁交換前,電容儲存的能量 (1) 式中 uc 為儲存電容的端電壓, 為儲存電容的容量。 c 改變電容的電壓或容量, 可調節電容存儲電場能量大小。 目前, 電容在 2kv~3.5kvdc,存儲能量可達 100kj 以上。 電容 c 被充電至設定電壓 u0 時斷開充電電源,隨即接通 lr 串聯電路,則電容 c 所儲電荷通過 lr 迅速地以脈沖形 式放電,得到極大的脈沖電流峰值。電容放電的端電壓 uc 滿足 (2) 其放電電流 (3) 式中 l 為充磁頭中螺線管的電感量,r 為螺線管、放電回路連接導線電阻、接觸電阻及放電器件內阻的總和(忽略線 路分布電容與分布電感)。 對脈沖充磁,充磁頭常選用 (4) 即欠阻尼情況下,電容放電電流,使脈沖磁場峰值達到磁化線圈內被充磁材料內矯頑力的 3~5 倍時進行可飽和磁 化。 磁通強度檢測有磁電式磁通、電子式磁通和數字積分式磁通三種。圖 1 為電子式磁通電路,有探測線圈和積分電路 組成。當探測線圈中所鏈合的磁通變化δφ時,線圈中感應出電動勢,經積分后的輸出電壓 (5) 式中 n 為探測線圈的匝數,r 為電阻,c 為積分電容。 圖 1 電子式磁通檢測電路 3 控制系統設計 圖 2 為充磁機系統示意圖。電路是由可調直流高壓電源、放電開關電路、plc 控制器、觸摸屏、磁通檢測和充磁頭 等電路組成??刂埔螅?① 調節可控硅控制角度來調節充磁電流; ② 自動檢測充磁產品磁通強度; ③ 人機對話,即設定參數和顯示運行狀態; ④ plc 現實系統的控制和運算; ⑤ 功率元件的過流和過壓保護; ⑥ 具有輸入短路保護,操作安全。 圖 2 系統總體框圖 3.1 充磁電路 充磁電路有主電路和觸發電路。充磁機的電路圖如圖 3 所示。主電路主要由交流調壓升壓、整流儲能和放電等電路 組成。通過調節雙向可控硅 vt1 和 tv2 的移相角(或導通角)來調節升壓變壓器 t 的輸入電壓,然后通過橋式整流電路得 到脈動的直流電壓,將電能儲存在電容組 cl 中。當可控硅 vt7 導通,其瞬間向充磁頭產生強脈沖電流放電,對材料進 行快速充磁。在雙向可控硅同步相控觸發電路中,模擬量模塊 fx0n-3a 的輸出端電壓 vout 控制導通角,以調節存能電 容上端電壓。 圖 3 充磁電路圖 3.2 系統控制電路 圖 4 為系統控制電路,選三菱 fx1n-24mr 為系統主控器,模擬量 fx0n-3a 有二個輸入和一個輸出,其中輸入檢測電 流信號和磁通信號,輸出控制雙向可控硅的導通角。 圖 4 系統控制電路 圖 5 程序框圖 3.3 控制程序設計 控制程序有手動與自動。手動控制程序用于電容切換和電容充電檢查、充磁檢查等調試和維護。 自動控制程序包含有順序控制程序,電容分級充電子程序,磁性檢測子程序,hmi 接口程序,關門和充磁頭連接、 過壓過流等。由于整個工作按流水動作,所以采用順序控制將這些工作的子程序串聯在一起,這樣對編寫程序較為簡便, 并用 stl 指令易讀。 電容分級充電子程序就是考慮到電容在零狀態充電時可能有很大的沖擊電流,會損壞橋式整流電路和雙向可控桂。 存儲電能電容分二級充電,開始接上限流電阻 r1,過后用 km2 的觸點短接,進行全壓充電。 充磁后的工件被氣閥頂到檢測磁通的線 中積分電容短接放電(檢測清零),隨后磁性工件插入線圈 中,就能檢查到產品的磁通量,從而鑒別本批產品性能要求,同時,可穩定雙向可控硅的導通角,以確保產品的質量。 觸摸屏選用三菱 f940got,設定參數和顯示運行狀態。設定充磁極數、充磁電流,顯示磁通量和工作狀態等。hmi 接口程序是實現觸摸屏與 plc 之間的組態。 4 結束語 充磁機存儲電容脈沖放電,瞬間放電電流可達到 30ka 以上,在 10ms 時間內產生極高強度的磁場,不會對電網 造成沖擊影響。配合合適的充磁線 oe(奧斯特)以上的磁場,針對釹鐵硼等高矯頑力磁體,充磁效 果更好。充磁和磁通檢測為一體適合流水線作業,具有高效、可靠、抗干擾的特點,但是,減少電力電子器件在通斷時 對周圍影響待于進一步研究。 可控硅原理 可控硅是可控硅整流元件的簡稱,是一種具有三個 PN 結的四層結構的大功率半導體器件,一般由兩晶閘管反向 連接而成.它的功用不僅是整流,還可以用作無觸點開關以快速接通或切斷電路,實現將直流電變成交流電的逆 變,將一種頻率的交流電變成另一種頻率的交流電等等??煽毓韬推渌雽w器件一樣,其有體積小、效率高、 穩定性好、工作可靠等優點。它的出現,使半導體技術從弱電領域進入了強電領域,成為工業、農業、交通運 輸、軍事科研以至商業、民用電器等方面爭相采用的元件。(如圖) 晶閘管 T 在工作過程中,它的陽極 A 和陰極 K 與電源和負載連接,組成晶閘管的主電路,晶閘管的門極 G 和陰極 K 與控制晶閘管的裝置連接,組成晶閘管的控制電路 雙向晶閘管的結構與符號見圖 2。它屬于 NPNPN 五層器件,三個電極分別是 T1、T2、G。因該器件可以 雙向導通,故除門極 G 以外的兩個電極統稱為主端子,用 T1、T2。表示,不再劃分成陽極或陰極。其特點是, 當 G 極和 T2 極相對于 T1,的電壓均為正時,T2 是陽極,T1 是陰極。反之,當 G 極和 T2 極相對于 T1 的電壓 均為負時,T1 變成陽極,T2 為陰極。雙向晶閘管的伏安特性見圖 3,由于正、反向特性曲線具有對稱性,所以 它可在任何一個方向導通。 從晶閘管的內部分析工作過程: 晶閘管是四層三端器件, 它有 J1、 J2、 三個 PN 結圖一, J3 可以把它中間的 NP 分成兩部分, 構成一個 PNP 型三極管和一個 NPN 型三極管的復合管圖二. 當晶閘管承受正向陽極電壓時,為使晶閘管導銅,必須使承受反向電壓的 PN 結 J2 失去阻擋作用。圖 2 中 每個晶體管的集電極電流同時就是另一個晶體管的基極電流。因此,兩個互相復合的晶體管電路,當有足夠的 門極電流 Ig 流入時,就會形成強烈的正反饋,造成兩晶體管飽和導通,晶體管飽和導通。 設 PNP 管和 NPN 管的集電極電流相應為 Ic1 和 Ic2;發射極電流相應為 Ia 和 Ik;電流放大系數相應為 a1=Ic1/Ia 和 a2=Ic2/Ik,設流過 J2 結的反相漏電電流為 Ic0, 晶閘管的陽極電流等于兩管的集電極電流和漏電流的總和: Ia=Ic1+Ic2+Ic0 或 Ia=a1Ia+a2Ik+Ic0 若門極電流為 Ig,則晶閘管陰極電流為 Ik=Ia+Ig 從而可以得出晶閘管陽極電流為:I=(Ic0+Iga2)/(1-(a1+a2)) (1—1) 硅 PNP 管和硅 NPN 管相應的電流放大系數 a1 和 a2 隨其發射極電流的改變而急劇變化如圖三所示。 當晶閘管承受正向陽極電壓,而門極未受電壓的情況下,式(1—1)中,Ig=0,(a1+a2)很小,故晶閘管的 陽極電流 Ia≈Ic0 晶閘關處于正向阻斷狀態。當晶閘管在正向陽極電壓下,從門極 G 流入電流 Ig,由于足夠大的 Ig 流經 NPN 管的發射結,從而提高起點流放大系數 a2,產生足夠大的極電極電流 Ic2 流過 PNP 管的發射結,并 提高了 PNP 管的電流放大系數 a1,產生更大的極電極電流 Ic1 流經 NPN 管的發射結。 這樣強烈的正反饋過程迅 速進行。從圖 3,當 a1 和 a2 隨發射極電流增加而(a1+a2)≈1 時,式(1—1)中的分母 1-(a1+a2)≈0,因此 提高了晶閘管的陽極電流 Ia.這時,流過晶閘管的電流完全由主回路的電壓和回路電阻決定。晶閘管已處于正向 導通狀態。 式(1—1)中,在晶閘管導通后,1-(a1+a2)≈0,即使此時門極電流 Ig=0,晶閘管仍能保持原來的陽極電流 Ia 而繼續導通。晶閘管在導通后,門極已失去作用。 在晶閘管導通后,如果不斷的減小電源電壓或增大回路電阻,使陽極電流 Ia 減小到維持電流 IH 以下時, 由于 a1 和 a1 迅速下降,當 1-(a1+a2)≈0 時,晶閘管恢復阻斷狀態。

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