Данное устройство предназначено для ограничения тока, протекающего через электромагнит постоянного тока. Это связано с тем, что, в отличие от электромагнитов переменного тока, через электромагнит постоянного тока протекает ток, величина которого определяется только активным сопротивлением провода, из которого намотана катушка электромагнита. Как правило вследствие этого мощные электромагниты постоянного тока, без применения специальных мер, рассчитываются на работу в кратковременном режиме и даже при непродолжительной работе в режиме удержания очень сильно греются.
Такая история и приключилась. На одном из швейных предприятий используются прямострочные машинки фирмы JACK. Эта китайская фирма не вызывающая сомнений в своей репутации. Тем не менее используемые в машинках этой фирмы электромагниты очень сильно греются. Дошло до того, что электромагниты просто отключили, а возложенную на них функцию выполняют вручную.Понятно, что при этом падает производительность, да и работу это усложняет. Поэтому решили электромагниты вернут, снабдив их небольшой схемой. Ну это, конечно, не ограничивает применение данной схемы только в швейных машинках. Она может пригодится везде, где используются электромагниты постоянного тока (кто как, а я иногда использую автомобильные электромагниты).
Пару слов про физику работы электромагнита. При подаче напряжения на катушку электромагнита возникает магнитное поле, которое с определенным усилием притягивает магнитный сердечник. Зазор между катушкой и сердечником уменьшается, соответственно для создания заданного усилия уже требуется меньший магнитный поток. Величина создаваемого магнитного потока определяется током, протекающим через катушку. Как правило ток, необходимый для создания усилия при начале срабатывания, и ток, необходимый для удержания сердечника, различаются в несколько раз. Но поскольку у нас электромагнит постоянного тока, то протекающий ток не изменяется и электромагнит развивает излишнее усилие и при этом усиленно греет окружающий воздух.
Разработанная схема включается в разрыв плюсового провода электромагнита (минусовой бывает соединен с корпусом оборудования) и обеспечивает:
- кратковременную подачу на электромагнит полного напряжения, для создания полного усилия для совершения электромагнитом возложенной работы;
- подачу на электромагнит напряжения, достаточного, чтобы создать ток для режима удержания.
Схема реализована на микросхеме NE556, содержащей в себе два таймера NE555.
Первый таймер U1:A формирует задержку при подаче питания, в течение которой запрещена работа второго таймера U1:B и на электромагнит (по схеме заменен лампой L1) подается полное напряжение. По окончании задержки разрешается работа таймера U1:B включенного в режиме генератора и на электромагнит начинает поступать импульсное напряжение. Скважность импульсов определяется потенциометром RV1 и выбирается такой, чтобы обеспечить магнитный поток электромагнита достаточным для удержания сердечника. Работа таймера NE555 многократно описана в интернете, поэтому я не описываю досконально как и на что влияет каждый радиоэлемент. Просто продемонстрирую работу на видео.
Все элементы расположены на печатной плате размером 38*25 мм. Схема не критична к номиналам деталей. Транзисторы можно применять практически любые соответствующей структуры. Естественно полевой транзистор должен быть рассчитан на протекающий ток.
Вместо корпуса вся плата помещена в термоусадочный кембрик.
В кембрике проделано отверстие для регулировки потенциометра.
В архиве к статье приложены файл печатной платы и схема в Proteus.
Список радиоэлементов
Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
---|---|---|---|---|---|---|
U1 | Программируемый таймер и осциллятор | NE556 | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
Q1 | Биполярный транзистор | 2N2222 | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
Q2 | MOSFET-транзистор | AUIRF4905 | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
D1 | Светодиод | АЛ307А | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
D2 | Выпрямительный диод | FR106 | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
R1 | Резистор | 100 кОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
R2 | Резистор | 2 кОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
R3, R6, R7 | Резистор | 10 кОм | 3 | Поиск в магазине Отрон | ||
R4, R5 | Резистор | 1 кОм | 2 | Поиск в магазине Отрон | ||
R8 | Резистор | 100 Ом | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
RV1 | Переменный резистор | 10 кОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
C1, C2 | Конденсатор | 100 нФ | 2 | Поиск в магазине Отрон | ||
С3 | Конденсатор | 100 нФ | 1 | Подбирается по требуемому времени задержки | Поиск в магазине Отрон | |
C4 | Электролитический конденсатор | 100 мкФ | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
C5 | Конденсатор | 1 нФ | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
Скачать список элементов (PDF)
Прикрепленные файлы:
- solenoid.rar (21 Кб)
Комментарии (19) | Я собрал (0) | Подписаться
Для добавления Вашей сборки необходима регистрация
[Автор]
Многие из моих знакомых используют автомагниты, ввиду их легкой доступности, для управления всякими заслонками и прочими вещами, которые работают постоянно. И вот там-то автомагниты и греются сильно.
[Автор]
[Автор]
Первое, в реальности тяговое усилие электромагнита зависит от воздушного зазора. Об этом не раз писалось
http://studopedia.net/10_166675_sila-tyagi-elektromagnita-postoyannogo-toka.html и даже лабораторные работы проводят в ВУЗах.
Второе, напряжение на электромагните (а это катушка индуктивности) при его включении в цепь ну никак не сможет превысить питающее напряжение, если не используется специальная схема с умножителем. (Но при выключении может. Именно на этом эффекте кстати работают повышающие преобразователи напряжения и обратноходовые ИИП).
Третье, "ток в рабочем режиме постоянный и не зависит от сопротивления ЭМ - усилие постоянно. Естественно, стабилизация тока должна быть импульсная" - расшифруйте - постоянный или импульсный. А учитывая индуктивный характер катушки электромагнита - получим все-таки постоянный ток. Но это ведь и реализовано в схеме. Да и другие способы "ударного" режима питания электромагнита (пара комментариев выше) так или иначе реализуют постоянный ток.
Ну и вдогонку к "страшной" тайне. Откройте любой справочник по электромагнитным реле и там четко указано: ток срабатывания и ток отпускания, в некоторых даже отдельно есть ток удержания. И даже для герконовых реле эти токи разные. На простых реле эти токи отличаются порой в 3 и более раз. Не вызывает сомнения, что реле - это тоже электромагнит.
Смысл в "страшной тайне" таков: не нужно пытаться специально формировать два режима (втягивание и удержание) - с импульсным стабилизатором тока они сформируются автоматически именно такой длительности, какой нужно. Напряжение питания может значительно превышать номинал - ток не превысит уставку.
Ток в рабочем режиме - почти постоянный, с небольшими пилообразными пульсациями. Напряжение на обмотке - импульсы с коэффициентом заполнения, определяемым в основном, потерями в омическом сопротивлении провода ЭМ. Амплитуда импульсов равна напряжению питания. Но в вашей схеме вы устанавливаете параметры импульсов раз и навсегда, а у меня - автоматически через ООС по току ЭМ.
Учитывая то, что Ваша схема управления ЭМ потребляет импульсный ток от источника питания, рекомендую проверить C4 на соответствие своему месту по току пульсаций.
Проверил на нескольких реле, везде указываются напряжения (а не токи) срабатывания и отпускания, различающиеся в несколько раз.
[Автор]
РЭС-22 http://lib.chipdip.ru/248/DOC000248402.pdf
и прочие - везде ток срабатывания и ток отпускания. Хотя да, для постоянного тока напряжение срабатывания и ток срабатывания связаны линейно по закону Ома.
Осциллограмма, которую Вы привели, весьма похожа на осциллограмму для удерживающих электромагнитов, используемых, к примеру, на кранах (кран-балках) для сбора металла. Именно для них характерен участок "размагничивание". Я не спец в таких электромагнитах, но думаю, что там все элементы связаны друг с другом, поэтому и все формируется автоматически. Был бы признателен, если бы Вы выложили именно схему включения. Очень интересно проанализировать схему на возможность работы с электромагнитами разной индуктивности, разным временем срабатывания. Особенно с электромагнитами с электромагнитным демпфером, время срабатывания для которых доходит до 10 секунд. Вот немного информации по электромагнитам в автомобилях http://altay-krylov.ru/ch_klapan_elmagn_privod.html
[Автор]
[Автор]
[Автор]
[Автор]