Испытания магнитов
Испытание электромагнитов используется при исследованиях и разработках электромагнитных приводов или при входном контроле товара у заказчика.
Для испытаний электромагнитов нет международных стандартов, регламентирующих проведение испытаний и анализ характеристик электромагнитных компонентов. Немецкий стандарт DINVDE 0580 описывает стандартное описание испытаний этих компонентов. Испытания охватывают также проверку изоляции, измерение сопротивления катушки и испытание электрической проводимости.
Что такое электромагнитные исполнительные механизмы? Испытание Характеристика усилия/хода Характеристика усилия/силы тока Характеристика силы тока/хода Испытательные машины
Что такое электромагнитные исполнительные механизмы?
Электромагнитные исполнительные механизмы - это приборы, преобразующие электрическую энергию в механическую. При этом электрический ток проходит через обмотку возбуждения электромагнита и тем самым создает электромагнитное поле. Эта сила притяжения воздействует на подвижное ядро и запускает механическое перемещение.
Благодаря простой конструкции и высокому сроку службы электромагнитные исполнительные механизмы предлагают широкую палитру решений для разнообразных технических требований. Область их применения простирается от автомобильной техники
и машиностроения в целом до гидравлических и пневматических управляющих систем, точной механики, а также домашней и медицинской техники.
Выдающиеся признаки: высокая эксплуатационная надежность, длительный срок службы, высокая эффективность, а также хорошее соотношение объема/производительности. Большое количество граничных условий формирует спецификации для разработки электромагнитных исполнительных механизмов: характеристики усилия и перемещения в зависимости от цели применения и условий окружающей среды (температура, климат, взрывозащита), подачи электроэнергии (напряжение, максимальный ток) и отвода энергии (энергия при останове), а также доступного пространства.
Испытание электромагнитных исполнительных механизмов
Испытания электромагнитных исполнительных механизмов проводятся для достижения различных целей.
- Испытания в области исследований и разработок
В испытательной лаборатории проверяют смоделированные на ПК на основе прототипов и опытных серий свойства (характеристики) электромагнитного исполнительного механизма и проводят его оптимизацию, пока характеристики электромагнита не начнут соответствовать требованиям. Здесь, как правило, также регламентируют важные для контроля качества процессы испытаний и характеристики. - Интегрированные в производство стопроцентные испытания у изготовителей электромагнитных исполнительных механизмов
На производстве необходимо путем проведения стандартизированных испытаний подтверждать качество любого производственного процесса, любого смонтированного конструктивного узла (например, катушки возбуждения), а также определяющие качество свойства конечного продукта. - Входной контроль товара у заказчиков производителей электромагнитов
Выборочная проверка необходимых характеристик, а также приемка контроля первых изделий.
Определение характеристики усилия/хода (F/s)
Определение характеристики усилия/хода (F/s) гарантирует достижение номинального усилия электромагнита при заданном ходе и жестко настроенном номинальном токе возбуждения (плюс или минус допусков).
Определяется характеристика усилия/хода пропорциональных и коммутационных электромагнитов. Это функциональная проверка электромагнитного исполнительного механизма, представляющая собой, как правило, заключительный контроль. На основе данной характеристики определяются важные функциональные признаки. Характеристика усилия/хода позволяет судить о том, создает ли исполнительный механизм требуемое усилие в пределах своего рабочего диапазона при постоянном токе. Гистерезис дает заключение о трении, зависящем от качества изготовления механических элементов.
Процесс испытания
- Компонент устанавливается в зажимной механизм, и проводится его электрическое подключение.
- Катушка возбуждения возбуждается его номинальным током. Якорь перемещается в свое конечное положение.
- Испытательная машина перемещает пуансон со скоростью Vv до возникновения определенной преднагрузки, чтобы найти нулевую точку перемещения. Канал измерения хода (s) обнуляется, и активируется регистрация измеренных значений. Регистрируются измеренные величины усилия, хода и времени (опционально силы тока).
- Затем якорь с регламентированной скоростью испытания выдавливается из своего конечного положения и снова возвращается в конечное положение. Если в программе испытаний активирована опция „Измерение хода“, то якорь в последней фазе перемещается с малой скоростью к заднему концевому ограничителю до усилия блокировки.
- Количество испытательных прохождений можно выбирать. Каждому испытательному прохождению присваивается ток возбуждения, настраиваемый автоматически программным обеспечением testXpert или оператором вручную. Соответствующие программные диалоги сопровождают оператора.
Характеристики в диаграмме усилия/хода
Для эталонных значений хода S1 - Sn усилия F1 - Fn определяют в обоих направлениях перемещения якоря. Чтобы получить гистерезис на эталонных значениях хода, определяют разность обоих расположенных на одном и том же эталоне хода усилий. В качестве опции можно определить наибольший гистерезис Hmax в пределах заданного диапазона, а также длину хода.
Установив до четырех полос допуска, можно определить верхние и нижние границы для характеристики электромагнитного усилия. Эту функцию можно использовать, например, для распознавания «хороший/плохой» в процессе производственного контроля.
Определение характеристики усилия/силы тока (F/I)
Определение характеристики усилия/силы тока обеспечивает при жестко настроенном ходе достижение необходимого усилия при заданной силе тока.
Характеристика усилия/силы тока определяется преимущественно у пропорциональных электромагнитов и дает заключение о том, может ли исполнительный элемент в регламентированном положении якоря генерировать требуемое усилие в пределах определенного диапазона тока. Идеальная характеристика представляет собой линейную взаимозависимость между усилием и силой тока вокруг рабочей точки.
Процесс испытания
- Компонент устанавливается в зажимной механизм, и проводится его электрическое подключение.
- Катушка возбуждения возбуждается малым током, чтобы якорь перемещался в свое конечное положение.
- Испытательная машина, перемещая пуансон со скоростью Vv, достигает определенной преднагрузки, чтобы найти нулевую точку перемещения. Канал измерения хода (s) обнуляется. Подача тока отключается.
- Испытательная машина перемещает якорь невозбужденного электромагнита в определенную позицию хода. Активируется сохранение измеренных значений. Регистрируются измеренные величины усилия, силы тока, хода и времени.
- Сила тока с регламентированной скоростью в виде рампы увеличивается до номинала и с той же скоростью возвращается в нулевую точку силы тока.
Характеристики в диаграмме усилия/силы тока
Для эталонных значений силы тока I1 - In усилия F1 - Fn определяют в обоих направлениях движения тока. Для эталонных значений F1 - Fn определяют значения силы тока I1 - In. Чтобы получить гистерезис на эталонных значениях силы тока, определяют разность обоих расположенных на одном и том же эталоне силы тока усилий.
Установив до четырех полос допуска, можно определить верхние и нижние границы для характеристики электромагнитного усилия. Эту функцию можно использовать, например, для распознавания «хороший/плохой» в процессе производственного контроля.
Определение характеристики силы тока/хода
Характеристику силы тока/хода определяют у пропорциональных и коммутационных электромагнитов. К электромагниту подается заданный ток, затем этот электромагнит нажимает на прецизионную пружину с линейной характеристикой или некий груз, при этом он должен пройти определенный путь.
Подходящие машины для испытаний электромагнитов
- Электромеханические сервоцилиндры особенно подходят для интеграции испытания электромагнитов в полностью автоматические, гибридные и ручные сборочные линии в качестве встроенных или конечных испытательных модулей.
- zwickiLine (одноколонная нагружающая рама) применяется в качестве испытательного стенда (Stand Alone) в области разработок, а также в ручных или гибридных сборочных линиях.
- AllroundLine представляет собой двухколонную нагружающую раму и применяется для больших усилий как в области разработок, так и на производстве для испытаний электромагнитов.
Регуляторы силы тока
Для активации электромагнита током возбуждения на фирме ZwickRoell обычно используют ШИМ- или DС-регуляторы силы тока. Собственные регуляторы силы тока или управляющие платы со входом управляющего напряжения, которые есть у заказчика, можно также привязать к испытательной системе и активировать их с ПК.
Активация происходит, как правило, посредством аналогового сигнала (0-10 В), выдаваемого через модуль входа/выхода. Этот модуль входа/выхода может также генерировать рампы тока. Параметризация осуществляется в программном обеспечении testXpert.
Программное обеспечение testXpert для испытаний электромагнитов
testXpert - зарекомендовавшее себя программное обеспечение, с помощью которого можно легко проводить комплексные испытания для определения характеристик усилия/хода и усилия/силы тока. Заказчик может свободно и универсально регламентировать в программе испытаний, например, количество циклов, рабочий ход, скорость, время выдержки, усилие блока, электромагнитный ток, а также полосы допуска в качестве верхних и нижних границ.
С помощью дополнительно расширяемой опции «Свободное определение ступеней» можно проводить свободно регламентированные процессы испытаний.