充磁原理及充磁機

1、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(shù)萬安培。此電流脈沖在線圈內(nèi)產(chǎn)生一個強大的磁場，該磁場使置于線圈中的硬磁材料永久磁化。 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(jié)構(gòu)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(shè)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(tǒng)的設(shè)計發(fā)表時間：2009-5-23 童志寶 來源：PLC&FA網(wǎng)絡(luò)版關(guān)鍵字：PLC

2、 充磁機控制系統(tǒng)信息化應(yīng)用調(diào)查我要找茬在線投稿加入收藏發(fā)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(tǒng)，其中使用plc實現(xiàn)系統(tǒng)控制，觸摸屏作為參數(shù)調(diào)整、工作顯示。1 引 言    隨著電機、家用電子、計算機、通信等技術(shù)日新月異的更新和發(fā)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(wěn)定等特點，這些材料經(jīng)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(chǎn)中要求充磁電源高效、穩(wěn)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

3、自動充磁機，使用plc實現(xiàn)系統(tǒng)控制，觸摸屏作為參數(shù)調(diào)整、工作顯示等。 2 電磁交換    充磁機根據(jù)電容儲能脈沖放電產(chǎn)生強大磁場，對鐵磁性物質(zhì)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，c為儲存電容的容量。改變電容的電壓或容量，可調(diào)節(jié)電容存儲電場能量大小。目前，電容在2kv3.5kvdc，存儲能量可達100kj以上。    電容c被充電至設(shè)定電壓u0時斷開充電電源，隨即接通lr串聯(lián)電路，則電容c所儲電

4、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(wèi)為充磁頭中螺線管的電感量，r為螺線管、放電回路連接導(dǎo)線電阻、接觸電阻及放電器件內(nèi)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)   

5、 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(nèi)被充磁材料內(nèi)矯頑力的35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(shù)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(dāng)探測線圈中所鏈合的磁通變化時，線圈中感應(yīng)出電動勢，經(jīng)積分后的輸出電壓     (5)    式中n為探測線圈的匝數(shù)，r為電阻，c為積分電容。   圖1  電子式磁通檢測電路     

6、;           3 控制系統(tǒng)設(shè)計                                     

7、60;                      圖2為充磁機系統(tǒng)示意圖。電路是由可調(diào)直流高壓電源、放電開關(guān)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?#160;   調(diào)節(jié)可控硅控制角度來調(diào)節(jié)充磁電流；    自動檢測充磁產(chǎn)品磁通強度；    人機對話，即設(shè)定參數(shù)和顯示運行狀態(tài)；

8、60;   plc現(xiàn)實系統(tǒng)的控制和運算；    功率元件的過流和過壓保護；    具有輸入短路保護，操作安全。     圖2  系統(tǒng)總體框圖         3.1 充磁電路    充磁電路有主電路和觸發(fā)電路。充磁機的電路圖如圖3所示。主電路主要由交流調(diào)壓升壓、整流儲能和放電等電路組成。通過調(diào)節(jié)雙向可控硅vt1和tv2的移相角(或?qū)ń?

9、來調(diào)節(jié)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(dāng)可控硅vt7導(dǎo)通，其瞬間向充磁頭產(chǎn)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(fā)電路中，模擬量模塊fx0n-3a的輸出端電壓vout控制導(dǎo)通角，以調(diào)節(jié)存能電容上端電壓。圖3 充磁電路圖    3.2 系統(tǒng)控制電路    圖4為系統(tǒng)控制電路，選三菱fx1n-24mr為系統(tǒng)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(dǎo)通角。 圖4 系統(tǒng)控制電路

10、60; 圖5 程序框圖             3.3 控制程序設(shè)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(diào)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(guān)

11、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(lián)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(tài)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?shù)綑z測磁通的線圈前，應(yīng)先對圖1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(chǎn)品的磁通量，從而鑒別本批產(chǎn)品性能要求，同時，可穩(wěn)定雙向可控硅的導(dǎo)通角，以確保產(chǎn)品

12、的質(zhì)量。    觸摸屏選用三菱f940got，設(shè)定參數(shù)和顯示運行狀態(tài)。設(shè)定充磁極數(shù)、充磁電流，顯示磁通量和工作狀態(tài)等。hmi接口程序是實現(xiàn)觸摸屏與plc之間的組態(tài)。4 結(jié)束語     充磁機存儲電容脈沖放電，最大瞬間放電電流可達到30ka以上，在10ms時間內(nèi)產(chǎn)生極高強度的磁場，不會對電網(wǎng)造成沖擊影響。配合合適的充磁線圈，在瞬間產(chǎn)生30000 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(yè)，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

13、究?？煽毓柙砜煽毓枋强煽毓枵髟暮喎Q,是一種具有三個PN 結(jié)的四層結(jié)構(gòu)的大功率半導(dǎo)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(guān)以快速接通或切斷電路，實現(xiàn)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?dǎo)體器件一樣，其有體積小、效率高、穩(wěn)定性好、工作可靠等優(yōu)點。它的出現(xiàn)，使半導(dǎo)體技術(shù)從弱電領(lǐng)域進入了強電領(lǐng)域，成為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸、軍事科研以至商業(yè)、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(fù)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

14、，組成晶閘管的控制電路 雙向晶閘管的結(jié)構(gòu)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?qū)?，故除門極G以外的兩個電極統(tǒng)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(dāng)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(dāng)G極和T2極相對于T1的電壓均為負(fù)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?qū)ā?#160;從晶閘管的內(nèi)部分析工作過程： 晶閘管是四層三端器件，它有J1、J2、J3三個PN結(jié)圖一，可以把它中間的NP分成兩部分，構(gòu)

15、成一個PNP型三極管和一個NPN型三極管的復(fù)合管圖二. 當(dāng)晶閘管承受正向陽極電壓時，為使晶閘管導(dǎo)銅，必須使承受反向電壓的PN結(jié)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(fù)合的晶體管電路，當(dāng)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(dǎo)通，晶體管飽和導(dǎo)通。 設(shè)PNP管和NPN管的集電極電流相應(yīng)為Ic1和Ic2；發(fā)射極電流相應(yīng)為Ia和Ik；電流放大系數(shù)相應(yīng)為a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik，設(shè)流過J2結(jié)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： 

16、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） （11）硅PNP管和硅NPN管相應(yīng)的電流放大系數(shù)a1和a2隨其發(fā)射極電流的改變而急劇變化如圖三所示。 當(dāng)晶閘管承受正向陽極電壓，而門極未受電壓的情況下，式（11）中，Ig=0,(a1+a2)很小，故晶閘管的陽極電流IaIc0 晶閘關(guān)處于正向阻斷狀態(tài)。當(dāng)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(jīng)NPN管的發(fā)射結(jié)，從而提高起點流放大系數(shù)a2,產(chǎn)生足夠大的極電極電流Ic2流過PNP管的發(fā)射結(jié)，并提高了PNP管的電流放大系數(shù)a1,產(chǎn)生更大的極電極電流Ic1流經(jīng)NPN管的發(fā)射結(jié)。這樣強烈的正反饋過程迅速進行。從圖3，當(dāng)a1和