Badanie magnesów
Badanie magnesów znajdują zastosowanie zarówno w badaniach i rozwoju siłowników elektromagnetycznych, jak i podczas kontroli produkcji lub przyjęcia towaru u klienta.
Nie ma międzynarodowych norm, dotyczących badania magnesów, które określałyby realizację i ocenę badań krzywych charakterystycznych elementów elektromagnesu. Niemiecka norma DINVDE 0580 opisuje typowe badania tych komponentów. Badania obejmują także badanie izolacji, pomiar rezystancji cewki oraz badanie przewodności.
Czym są siłowniki elektromagnetyczne? Badanie Krzywa charakterystyki siła-suw Krzywa charakterystyki siła-prąd Krzywa charakterystyki siła-suw Maszyny wytrzymałościowe
Czym są siłowniki elektromagnetyczne?
Siłowniki elektromagnetyczne to urządzenia przetwarzające energię elektryczną na energię mechaniczną. Prąd elektryczny przepływa przez cewkę wzbudzenia elektromagnesu i wytwarza w ten sposób pole magnetyczne. Ta siła przyciągania oddziałuje na poruszający się rdzeń i wywołuje ruch mechaniczny.
Siłowniki elektromagnetyczne ze względu na prostą konstrukcję i długą żywotność oferują szeroką gamę rozwiązań dla szerokiego zakresu wymagań technicznych. Obszar ich zastosowania rozciąga się od techniki motoryzacyjnej
i ogólnej inżynierii mechanicznej, poprzez sterowanie hydrauliczne i pneumatyczne, inżynierię precyzyjną i technikę budowlaną, aż po technikę medyczną.
Wyjątkowe cechy obejmują wysoką niezawodność działania, długą żywotność, dobrą wydajność i dobry stosunek objętości do wydajności. Specyfikacje, dotyczące rozwoju siłowników elektromagnetycznych tworzą różnorodne warunki brzegowe: Siła i zachowanie ruchowe w zależności od przeznaczenia i warunków środowiskowych (temperatura, klimat, ochrona przeciwwybuchowa), zasilania energią (napięcie, maks. prąd) i rozpraszania energii (energia wyłączenia) oraz dostępnej przestrzeni montażowej.
Badanie siłowników elektromagnetycznych
Siłowniki elektromagnetyczne są badane do różnych celów.
- Badania z zakresu badań i rozwoju
W laboratorium rozwojowym właściwości (krzywe charakterystyczne) symulowanego komputerowo siłownika elektromagnetycznego są weryfikowane na podstawie prototypów i serii próbek oraz prowadzone są optymalizacje, aż charakterystyka magnesu spełni wymagania. Zwykle definiuje się tu również procedury badawcze i parametry istotne dla zapewnienia jakości. - Zintegrowane z produkcją 100% badania dla producentów siłowników elektromagnetycznych
Podczas produkcji jakość każdego procesu produkcyjnego, każdego zainstalowanego zespołu (np. cewki wzbudzenia), a także właściwości decydujące o jakości produktu końcowego muszą zostać potwierdzone za pomocą standardowych badań. - Kontrola towarów przychodzących dla klientów producentów magnesów
Wyrywkowe sprawdzenie wymaganych parametrów i przyjęcie próbek wstępnych.
Badanie krzywej charakterystycznej siła-suw (F/s)
Badanie krzywej charakterystycznej siła-suw (F/s) gwarantuje, że nominalna siła magnesu zostanie osiągnięta przy określonym skoku i stałym nominalnym prądzie wzbudzenia (plus lub minus tolerancje).
Sprawdzana jest krzywa charakterystyki siła-suw dla elektrozaworów proporcjonalnych i przełączających. Stanowi badanie funkcjonalne siłownika elektromagnetycznego i jest zwykle używane jako badanie końcowe. Kluczowe cechy funkcjonalne można zidentyfikować za pomocą krzywej charakterystycznej. Krzywa charakterystyczna siła-suw dostarcza informacji o tym, czy siłownik dostarcza wymaganą siłę w swoim zakresie roboczym przy stałym prądzie. Histereza dostarcza informacji o tarciu wynikającym z jakości części mechanicznych.
Przebieg badania
- Element jest wkładany do urządzenia zaciskowego i podłączany elektrycznie.
- Cewka wzbudzenia jest wzbudzana prądem znamionowym. Kotwica przesuwa się do pozycji końcowej.
- Maszyna wytrzymałościowa przesuwa stempel badawczy z prędkością Vv do określonej siły wstępnej w celu znalezienia punktu zerowego drogi. Kanał pomiarowy suw (s) jest ustawiony na zero i włączona jest akwizycja wartości mierzonej. Wielkości pomiarowe siła, suw i czas (opcjonalnie prąd) zostają zarejestrowane.
- Następnie kotwica jest wypychana z położenia końcowego z określoną prędkością badawczą i powraca do położenia końcowego. Jeżeli w sekwencji testowej wybrana zostanie opcja „pomiar suwu“, w ostatniej fazie kotwica przesuwana jest w celu zablokowania siły z prędkością pełzania aż do tylnego ogranicznika.
- Liczbę suwów badawczych wybierać zmiennie. Do każdego suwu badawczego przypisany jest prąd wzbudzenia, który jest ustawiany automatycznie przez oprogramowanie badawcze testXpert lub ręcznie przez użytkownika. Odpowiednie okna dialogowe oprogramowania prowadzą użytkownika.
Wartości charakterystyczne na wykresie siła-suw
Przy wartościach odniesienia suwu S1 bis Sn siły F1 do Fn są określane w obu kierunkach ruchu kotwicy. Aby otrzymać histerezę przy wartościach odniesienia suwu, określa się różnicę pomiędzy dwiema siłami leżącymi na tym samym zakresie suwu. Opcjonalnie można określić największą histerezę Hmax w zadanym zakresie oraz długość suwu.
Ustawiając maksymalnie cztery zakresy tolerancji, można zdefiniować górną i dolną granicę krzywej charakterystyki siły magnetycznej. Można to wykorzystać na przykład do wykrywania dobrego/złego stanu w kontroli produkcji.
Badanie krzywej charakterystycznej siła-prąd (F/I)
Badanie krzywej charakterystycznej siła-prąd zapewnia osiągnięcie wymaganej siły przy określonym prądzie i stałego suwu.
Krzywa charakterystyczna siła-prąd jest badana głównie dla magnesów proporcjonalnych i dostarcza informacji o tym, czy siłownik generuje wymaganą siłę w zakresie prądu w określonym położeniu twornika. Idealną charakterystyką jest liniowa zależność pomiędzy siłą i prądem wokół punktu pracy.
Przebieg badania
- Element jest wkładany do urządzenia zaciskowego i podłączany elektrycznie.
- Cewka wzbudzenia jest zasilana małym prądem, tak że twornik przesuwa się do położenia końcowego.
- Maszyna wytrzymałościowa przykłada określoną siłę wstępną do stempla badawczego przy prędkości Vv w celu znalezienia punktu zerowego drogi. Kanał pomiarowy suw (s) jest ustawiony na zero. Prąd jest wyłączony.
- Maszyna badawcza przesuwa kotwicę magnesu bez napięcia do określonej pozycji podnoszenia. Pamięć wartości mierzonych jest włączona. Rejestrowane są zmierzone zmienne: siła, prąd, suw i czas.
- Prąd jest zwiększany do prądu znamionowego przy określonej prędkości narastania prądu i zmniejszany do punktu zerowego prądu przy tej samej prędkości.
Wartości charakterystyczne na wykresie siła-prąd
Przy wartościach odniesienia prąd I1 bis In sił F1 do Fn są określane w obu kierunkach ruchu prądu. Przy wartościach odniesienia F1 do Fn zostają określone prądy I1 do In . Aby otrzymać histerezę przy bieżących wartościach odniesienia, określa się różnicę pomiędzy dwiema siłami leżącymi na tym samym prądzie odniesienia.
Ustawiając maksymalnie cztery zakresy tolerancji, można zdefiniować górną i dolną granicę krzywej charakterystyki siły magnetycznej. Można to wykorzystać na przykład do wykrywania dobrego/złego stanu w kontroli produkcji.
Odpowiednie maszyny wytrzymałościowe do badania magnesów
- Elektromechaniczne cylindry badawcze serwo nadają się szczególnie do integracji badań magnetycznych z całkowicie automatycznymi, hybrydowymi i ręcznymi liniami montażowymi jako moduły badawcze In-Line- lub End-of-Line.
- zwickiLine (jednokolumnowa rama obciążeniowa) jest wykorzystywana jako samodzielne stanowisko badawcze w fazie rozwoju, a także na ręcznych lub hybrydowych liniach montażowych .
- AllroundLine to dwukolumnowa rama obciążeniowa używana do badań magnesów z dużymi siłami zarówno podczas projektowania, jak i produkcji z dużymi siłami.
Urządzenia regulujące prąd
Do sterowania magnesem za pomocą prądu wzbudzenia firma ZwickRoell standardowo wykorzystuje urządzenia sterujące prądem PWM lub DC . Własne urządzenia sterujące prądem klienta lub karty sterujące z wejściem napięcia sterującego można również zintegrować z systemem badawczym i sterować z komputera PC maszyny do badania materiałów.
Sterowanie odbywa się zwykle za pomocą sygnału analogowego (0-10 V) który jest wyprowadzany przez moduł I/O. Ten moduł I/O może również generować rampy prądowe. Parametry ustawia się w oprogramowaniu badawczym testXpert.
Oprogramowanie badawcze testXpert do badania magnesów
testXpert to sprawdzone oprogramowanie badawcze, które ułatwia przeprowadzanie złożonych badań krzywej charakterystycznej siła-suw i krzywej charakterystycznej siła-prąd. Klient może dowolnie i uniwersalnie parametryzować liczbę cykli, suw roboczy, prędkość, czas zatrzymania, siłę bloku, prąd magnetyczny i pasma tolerancji jako górną i dolną granicę w procesie badawczym.
Dzięki dodatkowo opcji „Dowolna definicja poziomu” można realizować dowolnie sparametryzowane sekwencje badawcze.