充磁原理及充磁机

1、充磁机 充磁机的工作原理是：先将电容器充以直流高压电压，然后通过一个电阻极小的线圈放电。放电脉冲电流 的峰值可达数万安培。 此电流脉冲在线圈内产生一个强大的磁场，该磁场使置于线圈中的硬磁材料永久磁化。充 磁机电容器工作时脉冲电流峰值极高，对电容器耐受冲击电流的性能要求很高。 充磁机结构较简单，实际上就是一个磁力极强的电磁铁，配备多种形状的铁块，作为附加磁极，以便与被 充磁体形成闭合磁路，充磁时，摆设好附加磁极，和被充磁体，只要加上激磁电流，刷瞬间即可完成。 充磁机 PLC在充磁机控制系统的设计 发表时间：2009-5-23 童志宝 来源：PLC pic现实系统的控制和运算； 功率元件的过流和过

2、压保护； 具有输入短路保护，操作安全。 图2 系统总体框图 3.1充磁电路 充磁电路有主电路和触发电路。充磁机的电路图如图 3所示。主电路主要由交流调压升压、整流储能和放电等 电路组成。通过调节双向可控硅 vt1和tv2的移相角（或导通角）来调节升压变压器t的输入电压，然后通过桥式整流电 路得到脉动的直流电压，将电能储存在电容组cl中。当可控硅vt7导通，其瞬间向充磁头产生强脉冲电流放电，对材 料进行快速充磁。在双向可控硅同步相控触发电路中，模拟量模块fx0n-3a的输出端电压vout控制导通角，以调节存 能电容上端电压。 m r VT9-/T12 r?lOOOA/3QOOV 1 L 图3充磁

3、电路图 3.2系统控制电路 图4为系统控制电路，选三菱fx1n-24mr为系统主控器，模拟量fx0n-3a有二个输入和一个输出，其中输入检 测电流信号和磁通信号，输出控制双向可控硅的导通角。 or + MT 主电源开 克电 电雰切处 a? jy nas-ioft XI 玮 K! 小02 厂協 nti Ml ko Af ko M* kj L-H g电桝I 电3：切揍 玻屯 Hh li 旦更 Xi n villi w or s 图4系统控制电路 肌St MSS#f 图5程序框图 HOF S 3.3控制程序设计 控制程序有手动与自动。手动控制程序用于电容切换和电容充电检查、充磁检查等调试和维护。 自

4、动控制程序包含有顺序控制程序，电容分级充电子程序，磁性检测子程序，hmi接口程序，关门和充磁头连接、 过压过流等。由于整个工作按流水动作，所以采用顺序控制将这些工作的子程序串联在一起，这样对编写程序较为简便, 并用stl指令易读。 电容分级充电子程序就是考虑到电容在零状态充电时可能有很大的冲击电流，会损坏桥式整流电路和双向可控 桂。存储电能电容分二级充电，开始接上限流电阻r1，过后用km2的触点短接，进行全压充电。 充磁后的工件被气阀顶到检测磁通的线圈前，应先对图1中积分电容短接放电（检测清零），随后磁性工件插入 线圈中，就能检查到产品的磁通量，从而鉴别本批产品性能要求，同时，可稳定双向可控硅

5、的导通角，以确保产品的质 量。 触摸屏选用三菱f940got，设定参数和显示运行状态。设定充磁极数、充磁电流，显示磁通量和工作状态等。hmi 接口程序是实现触摸屏与pic之间的组态。 4结束语 充磁机存储电容脉冲放电，最大瞬间放电电流可达到30ka以上，在10ms时间内产生极高强度的磁场，不会对 电网造成冲击影响。配合合适的充磁线圈，在瞬间产生30000 oe（奥斯特）以上的磁场，针对钕铁硼等高矫顽力磁体，充 磁效果更好。充磁和磁通检测为一体适合流水线作业，具有高效、可靠、抗干扰的特点，但是，减少电力电子器件在通 断时对周围影响待于进一步研究。 可控硅原理 可控硅是可控硅整流元件的简称，是一种

6、具有三个 PN结的四层结构的大功率半导体器件，一般由两晶闸管反向 连接而成.它的功用不仅是整流，还可以用作无触点开关以快速接通或切断电路，实现将直流电变成交流电的逆 变，将一种频率的交流电变成另一种频率的交流电等等。可控硅和其它半导体器件一样，其有体积小、效率高、 稳定性好、工作可靠等优点。它的出现，使半导体技术从弱电领域进入了强电领域，成为工业、农业、交通运 输、军事科研以至商业、民用电器等方面争相采用的元件。（如图） 晶闸管T在工作过程中，它的阳极A和阴极K与电源和负载连接，组成晶闸管的主电路，晶闸管的门极G 和阴极K与控制晶闸管的装置连接，组成晶闸管的控制电路 双向晶闸管的结构与符号见图

7、2。它属于NPNPN五层器件，三个电极分别是T1、T2、G因该器件可以双向 导通，故除门极 G以外的两个电极统称为主端子，用T1、T2。表示，不再划分成阳极或阴极。其特点是，当G 极和T2极相对于T1,的电压均为正时，T2是阳极，T1是阴极。反之，当 G极和T2极相对于T1的电压均为负 时，T1变成阳极，T2为阴极。双向晶闸管的伏安特性见图3，由于正、反向特性曲线具有对称性，所以它可在 任何一个方向导通。 从晶闸管的内部分析工作过程： 晶闸管是四层三端器件，它有J1、J2、J3三个PN结图一，可以把它中间的NP分成两部分，构成一个 PNP 型三极管和一个 NPN型三极管的复合管图二. 当晶闸管

8、承受正向阳极电压时，为使晶闸管导铜，必须使承受反向电压的PN结J2失去阻挡作用。图 2中 每个晶体管的集电极电流同时就是另一个晶体管的基极电流。因此，两个互相复合的晶体管电路，当有足够的 门极电流lg流入时，就会形成强烈的正反馈，造成两晶体管饱和导通，晶体管饱和导通。 设PNP管和NPN管的集电极电流相应为Ic1和Ic2 ;发射极电流相应为la和Ik ;电流放大系数相应为 a1=lc1/la 和a2=lc2/lk ，设流过J2结的反相漏电电流为IcO, 晶闸管的阳极电流等于两管的集电极电流和漏电流的总和： Ia=Ic1+Ic2+IcO 或 Ia=a1Ia+a2Ik+IcO 若门极电流为lg,则

9、晶闸管阴极电流为lk=la+lg 从而可以得出晶闸管阳极电流为：I=（IcO+Iga2）/ （ 1- （a1+a2）（ 1 1） 硅PNP管和硅NPN管相应的电流放大系数 al和a2随其发射极电流的改变而急剧变化如图三所示 当晶闸管承受正向阳极电压，而门极未受电压的情况下，式（1 1）中， Ig=0,（a1+a2） 很小，故晶闸管的 阳极电流la-Ic0晶闸关处于正向阻断状态。当晶闸管在正向阳极电压下，从门极G流入电流lg,由于足够大 的lg流经NPN管的发射结，从而提高起点流放大系数a2,产生足够大的极电极电流Ic2流过PNP管的发射结， 并提高了 PNP管的电流放大系数 a1,产生更大的极电极电流Ic1流经NPN管的发射结。这样强烈的正反馈过程迅 速进行。从图3,当al和a2随发射极电流增加而（a1+a2）1时，式（1 1）中的分母1- （a1+a2）0,因此 提高了晶闸管的阳极电流 Ia. 这时， 流过晶闸管的电流完全由主回路的电压和回路电阻决定。晶闸管已处于正向 导通状态。 式（1 1）中，在晶闸管导通后，1- （ a1+a2）- 0,即使此时门极电流Ig=0,晶闸管仍能保持原来的阳极电 流 Ia 而继续导通。晶闸管在导通后，门极已失去