Hidraulikus és pneumatikus eszközök működtető mágnesei. Összeállította Dr. Blága Csaba egyetemi docens

HTML
DOWNLOAD

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Hidraulikus és pneumatikus eszközök működtető mágnesei. Összeállította Dr. Blága Csaba egyetemi docens"

Orsolya Csonka
9 évvel ezelőtt
Látták:

1 Hdraulkus és pneumatkus eszközök működtető mágnese Összeállította Dr. Blága Csaba egyetem docens

2 Szakrodalom Dr. Fodor György, Elmélet elektrotechnka, I.-II., Tankönyvkadó, Budapest, 1979

3 1. Mágneses körök számítása 1.1. Bevezetés 1.. Lágyvasak 1.3. Mágneses Ohm-törvény 1.4. Mágneses Krchhoff-törvények 1.5. Lneárs mágneses kör számítása

4 1.1. Bevezetés Mért alapszk a vllamosenerga átalakítók jelentős részének a működése mágneses jelenségen? Azért, mert a létrhozható mágneses tér fajlagos enrgája nagyságrendekkel nagyobb, mnt a létrehozható elektromos tér fajlagos energája. pl. levegőben létrehozható térerő és enegasűrűség: - mágneses B1 T [Vs/m ] w m Ws/m 3 - elektromos E3 kv/cm w e 4 Ws/m 3

Azért, mert a létrhozható mágneses tér fajlagos enrgája nagyságrendekkel nagyobb, mnt a

5 1.. Lágyvasak - ferromágneses anyag - a mágneses fluxus vezetésére a legalkalmasabb B [T] B max (1 1,1) T B [T] B kü,6 T lágyvas H [A/m] H [A/m] - hszterézses jelleg - telítődés B<B kü lneárs

6 1.3. Mágneses Ohm-törvény θ Φ B A µ H A µ l l θ Φ θ mφ µ A Tekercs fluxusa: µ A A NI l l m µ A µ µ o µ r µ o 4π1-7 N/A a vákuum mágneses permeabltása µ r relatív mágneses permeabltás N: 1, Fe: 5, permalloy ötvözetek: Φ mágneses fluxus [Wb] B mágneses ndukcó [T] A felület [m ] µ mágneses permeabltás H mágneses térerő [A/m] θ mágneses gerjesztés [A] l fluxus vonalának hosssza m mágneses ellenállás ΨNΦ µ AN LINΦ L [H] ΨLI l vasmagos tekercs önndukcós tényezője

7 1.4. Mágneses Krchhoff-törvények Gerjesztés-törvény: zárt görbevonal mágneses feszültsége egyenlő a körbezárt gerjesztéssel. n szakasz: Zárt felület fluxusa. m részfelület: Analóga: θ m j 1 n 1 Φ I θ U m m Φ (hurok törvény) Φ j (csomópont törvény)

gerjesztéssel. n szakasz: Zárt felület fluxusa.

8 1.5. Lneárs mágneses kör számítása Vllamos hálózatok mntájára, feltétel: smern kell a tér jellegét és a fluxuscsatornák kjelölhetőek kell legyenek. álló kör mozgó kör s l1 l 1 m m1 µ A µ va1 l l3 m m3 A µ va µ va3 s m me m + m1 + + m3 l l 3 l θ Φ gerjesztő tekercs: θni Φ Φ me m1 Φ Φ Φ Φ Φ B B1 B B3 mm A A1 A A3 m Ellenőrzn kell, hogy B <B kü? θ Φ Ha gen lneárs Φ m3 Ha nem µµ(b) s fgyelembe kell venn.

álló kör mozgó kör s l1 l 1 m m1 µ A µ va1 l l3 m m3 A µ va µ va3 s m me m + m1 + + m3 l l 3 l θ Φ

9 . Vllamos átmenet jelenségek A gerjesztő tekercs soros -L taggal modellezhető. Behuzáskor L állandó. Tehát fgyelembe kell venn a mechanka egyenleteket s. Első megközelítésben legyen Lállandó..1. Egyenáramú táplálás.. Válóáramú táplálás

Tehát fgyelembe kell venn a mechanka egyenleteket s.

10 .1.1. Egyenáramú táplálás Bekapcsolás U K u tekercs d + L dt tr Ae st B t L tr + st U 1 e L t T, u d u L L dt T L d U + L dt kezdet feltételek t:, u L U U t u u tekercs U u u L T t

11 .1.. Egyenáramú táplálás Kkapcsolás U K u tekercs L u d u L L dt d U ( + ) + L dt Feltételek: t: U/ t : U/(+ ) U u U u tekercs Nagyon nagy feszültség ndukálódk, az érntkezők között szkra keletkezk. -U / T u u L U + T L + e t T életveszélyes lehet, - károsítja a szgetelést, - az érntkezők roncsolódnak. t t

ndukálódk, az érntkezők között szkra keletkezk.

12 .1.3. Egyenáramú táplálás Null-dóda U K D + L L d dt Feltételek: t: U/ t : u d u L L dt U U e t T, T L u T t U u u tekercs t -U u L - kküszöböl a kkapcsolás káros hatásat.

13 ..1. Váltóáramú táplálás u Usn ωt Bekapcsolás pllanata ωtα K u u u tekercs L u L d u + L dt kezdet feltételek ωtα :, u L Usn α tr Ae st t L Isn t tr + st ( ω ϕ) U Z sn ( ω ϕ) ( α ϕ) ωt α T t sn e ω Z + ( ωl) ϕ arctg ωl L T

14 ... Váltóáramú táplálás Bekapcsolás dőfüggvénye Kedvezőtlen bekapcsolás pllanatban és nagy dőállandó esetén u, a bekapcsolás áramlökés az állandósult áram ampltúdójának akár a x-ese s lehet. u ϕ α tr st A váltakozóáramú elektromágnesek működése szórást mutat a bekapcsolás dőpontjától függően. t

állandósult áram ampltúdójának akár a x-ese s lehet.

15 ..3. Váltóáramú táplálás Kkapcsolás A kkapcsolás során lejátszodó események hasonlóak az egyenáramú táplálás esetén tárgyaltakkal. s C s u K L A kapcsoló érntkezőnek védelmére és a vllamos szkra okozta rádófrekvencás zavarok csökkentésére a kapcsolóval párhuzamosan soros -C tagot kötnek be.

s C s u K L A kapcsoló érntkezőnek védelmére és a vllamos szkra okozta

16 3. Mágneses erő számítása 3. Mágneses erő számítása Feltétel: lneárs mágneses kör. Feltételezzük, hogy a légrés mágneses tere homogén és elhanyagoljuk a vasmagot. s A F s L I 1 s LI 1 s W F s AN L µ ( ) θ µ µ µ A s 1 s 1 A NI 1 s AN I 1 F I s A B 1 A H 1 µ µ s 1 F K F vagy

Feltételezzük, hogy a légrés mágneses tere homogén és elhanyagoljuk

17 4. Mágnesek működése 4.1. Egyenáramú mágnesek 4.. Váltónáramú mágnesek 4.3. Mágnesek alkalmazása

18 Egyenáramú mágnesek dőfüggvénye U/ s s ny s z T ny A A T z s I 1 I t 1 t ( 3) mm B B L t µ AN s ny > s z T L L ny < L z t 1 : F kezd nőn t t 1 : F > F terhelő kezd behúzn t 1 t : s csökken t t : felütközk t > t : F tovább nő, amíg I s nő s z,1 mm (műanyag lap tompítja az ütközést) t T ny < T z

F > F terhelő kezd behúzn t 1 t : s csökken t t : felütközk t > t : F

19 4.1.. Egyenáramú mágnesek jelleggörbéje F B staconer jelleggörbe Ha I s állandó (katalógus adat) I F terhelő I F telítődés 1 F K 1 s s z s ny A s elmélet gyakorlat s nem mehetünk egy adott F érték fölé.

20 4..1. Váltóáramú mágnesek dőfüggvénye F max Kndulás feltételek: U,ωállandó; tekercs, L szórt ; Φ Φ(s). B Bˆ sn ωt függetlenül a légrés nagyságától. 1 B A Bˆ A Bˆ A F sn ωt ( 1 cos ωt) Fk ( 1 cos t) µ µ 4µ ω Bˆ A F Fk középerő 4µ F k π/4 π/ 3π/4 π Ha F terhelő (,F max ) peródkusan behúz és elenged rezgések ωt káros hatások.

1 B A Bˆ A Bˆ A F sn ωt ( 1 cos ωt) Fk ( 1 cos t) µ µ 4µ ω Bˆ A F Fk középerő 4µ

21 4... Váltóáramú mágnesek rövdrezáró gyűrű A káros hatások kküszöböléséhez egy réz rövdrezáró gyűrűt alkalmaznak, amely egy egymenetű tekercs. Ez ohmos terhelést jelent és fázstolást hoz be. vastest rézgyűrű F F max rézgyűrű hatása: F k F mn π/4 π/ 3π/4 π ωt

22 4..3. Váltóáramú mágnesek áramfelvétel behúzás mechanka dőállandó ωt vllamos dőállandó

23 4.3. Mágnesek alkalmazása Igény: pontos mágnes gyors mágnes Alkalmazás: egyenáramú mágnes váltóáramú mágnes

24 5. Arányos mágnes 5.1. Arányos mágnes elve 5.. Arányos mágnes működése 5.3. Mágnesek alkalmazása

25 5.1. Arányos mágnes elve Arányos mágnest (proportonal solenod, proportonal-ventle) hdraulka és pnuematka berendezések vezérléséhez alkalmaznak. Elve: a staconárus húzóerő-légrés jelleggörbén létezk egy tartomány, ahol - az erő állandó és - ugyanakkora áramváltozáshoz F ugyanakkora erőváltozás tartozk. F+ F F+ F F I+ I I+ I I s A s B s

26 5.. Arányos mágnes működése rugóval szemben F F s [s A, s B ] Erővezérelt mágneses szelep: pontosan beállítható a nytóerő. nyomáshatároló x x s x A -s x elmozdulás I I Az áramváltozás pontos elmozdulásváltozást eredményez. A bemenő vllamos jelet lneárs jeleggörbe szernt alakítja át mechanka jellé.

27 5.3. Arányos mágnes lneartása F C r rugóállandó I n I 1 I - ha nem lenne rugó, akkor állandó erővel, de végg vnné a mozgó vasat. x - lneartás csak adott I és I n áramok között tartományban található.

28 6. Arányos mágnesek vezérlése Bevezetés Szükségünk van egy erősítőre, amely a megfelelő áramot bztosítja. Erősítő: - feszültség -áram - teljesítmény Amíg lehet feszültséget erősítünk, a végerősítő áramerősítő.

29 6.1. Vezérlő tömbvázlatok Alapjelképző Jelformáló U I m Fesz.- erősítő Végerősítő Arányos mágnes Alapjelképző Jelformáló PID U I m Mnden arányos mágnest gyártó cég gyárt erősítőt s. U x

30 pl. végállás kapcsolók 6.. Alapjelképző áramkör + _ külső vezérlés (számítógép)

31 Jelformálás szükségessége Be: K: A kapcsoló ugrásszerű jelváltozást eredményez: Ezt nem tudja lekövetn sem az áram (TL/ dőállandó), sem a mozgóvas (mechanka dőállandó) és főleg szabályozott esetben hbás működést eredményez. Ezért késleltetésre van szükség, am a jelnövekedés meredekségét csökkent: pl. AMPE-ZEIT nevű potencométerrel állítható

32 6.3.. Poztív túlfutás poztív túlfutás A poztív túlfutás egy poztív feszültséget jelent a vezérlőjelnél, amt ugyancsak a jelformáló kever hozzá az alapjelhez.

33 6.4. Erősítő Nyomásszabályozóknál egy szabványos erősítőt alkalmaznak. Útváltóknál a két arányos mágnes vezérléséhez két erősítőre van szükség: + _ -1 U I U I Ha nem lenne az nvertáló erősítő, akkor a két végerősítő különbözne: NPN és PNP tranzsztorokkal valósulna meg, de így a kettő egyforma szabványosítás lehetőség.

34 Végerősítő llesztése Bemenet feszültség llesztés: e Kmenet áram llesztés: k u e u be be k m u be u ha e be A Uu k be + be >> be e e k u be u e A Uu k e k k k + ha >> k m m A vezérlő áram független az arányos mágnestől egy sorozaton belül! k

35 6.5.. Feszültségvezérelt áramgenerátor u v s u - + u u u _ + v +U t u k u BE I m u u k u BE + I m u + + s m + I + I s m I m m u Im v + u u v k + s v I m m m u k u Im Im s I I m Tehát kaptunk egy olyan feszültségvezérelt áramgenerátort, amelynek a végképletéből hányzk m. u v m u v v I m I m

36 Előáram Mvel az arányos mágnes csak egy adott A ponttól kezdődően lneárs, de az áram -tól kezd növekedn, ezért a végfokozatba bekeverünk egy mndenkor I e előáramot. U Az I e előáram egy elmozdulást eredményez, I amelyet a rugó előfeszítésével akadályozunk meg. I e I m Q + I m I e Q Q - u v u v -I e Az I e előáramnak kedvező hatása van a Q átfolyás karaktersztkára.

37 ezegtetés A végfokozatba még belekevernek egy kb. khz frekvencájú, ks ampltúdójú sznuszjelet, amely rezgésbe tartja a tolattyút és ezáltal meggátolja a szennyeződések lerakódását. A vezérlő áram lneárs középértéke nem változk meg. m U I t

38 6.6. Útadó A tolattyú nagyon jól pozconálható Qállandó segítségével, de bzonyos esetekben útadóra van szükség, pl. a felütődés elkerülése érdekében. u Qáll. Induktív útadó: Qáll. lneársan tekercselt u 1 u u, u 1, u nagyfrekvencás jelek először egyenrányítán kell és csak azután lehet kvonn: erre a fázsérzékeny egyenrányító alkalmas u 1 u u 1 -u állandó 5 mm u x

Hasonló dokumentumok

Ahol az áramtól átjárt vezetőre (vagy mágnestűre) erő hat. A villamos forgógépek, mutatós műszerek működésének alapja

Mágneses erőtér Ahol az áramtól átjárt vezetőre (vagy mágnestűre) erő hat A vllamos forgógépek, mutatós műszerek működésének alapja Magnetosztatka mező: nyugvó állandó mágnesek és egyenáramok dőben állandó