Установки намагничивания и размагничивания


март 2015

Очень часто в технике используются магнитные поля, образуемые постоянными магнитами. Постоянные магниты используются в динамических головках, электродвигателях, различных датчиках и других устройствах. В тоже время, магнитные поля могут наоборот вредить работе оборудования или технологическим процессам. Например, достаточно непростая задача стоит в размагничивании кораблей, турбоагрегатов или труб крупных трубопроводов.

Для получения постоянных магнитов и размагничивания материалов используют специальные устройства, соответственно магнетизаторы и демагнетизаторы.

В устройствах намагничивания, магнетизаторах, используются источники постоянного тока. Кроме того, при намагничивании и размагничивании используются мощные генераторы импульсов с током в импульсе до 1кА и более.

Намагничивание и размагничивание производится для ферромагнетиков, т.е. для материалов, в которых собственное магнитное поле на несколько порядков превосходит внешнее. К ним относятся железо, никель, кобальт, а также различные сплавы на их основе, в частности, сталь. В ферромагнитном веществе образуются домены – малые области с самопроизвольной намагниченностью до полного насыщения. Намагниченность – это способность вещества создавать собственное магнитное поле, она определяется векторной суммой магнитных моментов частиц (например, атомов или молекул), находящихся в единице объема. При наложении внешнего магнитного поля происходит ориентация магнитных моментов доменов в направлении внешнего поля. Степень этой ориентации увеличивается при увеличении напряженности внешнего поля, пока не достигнет предела. Изменение намагниченности ферромагнетика с изменением внешнего поля характеризует петля гистерезиса (рис. 1).

Петля гистерезиса

Рис.1

Как видно из рисунка, магнитная индукция B у ферромагнетиков после уменьшения напряженности поля от Hs до нуля не исчезает и называется остаточной индукцией Br. Таким образом, попадая в случайное магнитное поле, стальные детали приобретают паразитную намагниченность, часто мешающую работе оборудования или понижающую его коррозионную стойкость.

Размагничивание для ферромагнетиков – более сложный процесс, чем намагничивание. Для размагничивания необходимо создать внешнее изменяющееся переменное магнитное поле, чтобы проходя по частным петлям гистерезиса прийти в нулевую точку (рис. 2).

Проходя по частным петлям гистерезиса, прийти в нулевую точку

Рис.2

Для прохождения по частным петлям гистерезиса необходимо воздействовать на образец переменным магнитным полем с затухающей по определенному закону амплитудой (рис. 3).

Знакопеременное затухающее напряжение

Рис.3

Самый простой способ размагничивания – это помещение детали перед соленоидом, подключенным к сети переменного тока 220 В 50Гц с последующим постепенным удалением детали от соленоида. Такой способ эффективен только для деталей небольшого размера. Для крупногабаритных деталей возникает ряд проблем по их размагничиванию.

Во-первых, это создание самого соленоида, создающего однородное магнитное поле для всей крупногабаритной детали.

Во-вторых, это перемещение самой крупногабаритной детали. Иногда это бывает просто невозможно, потому что сама деталь «наглухо» закреплена в оборудовании или сооружении.

В-третьих, электромагнитное поле частотой 50 Гц эффективно может проникнуть в металл только на глубину около 10 мм, поэтому для крупногабаритных деталей необходимы меняющиеся поля с частотой единицы герц и меньше.

Для таких сложных случаев создаются специальные аппараты намагничивания и размагничивания, так называемые магнетизаторы и демагнетизаторы.

Для аппаратов, использующих низкочастотные магнитные поля, по своим характеристикам прекрасно подходят преобразователи «ГОРН». Они могут обеспечить знакопеременные программно-меняющиеся выходные токи и напряжения, необходимые для создания магнитного поля требуемой величины. Лаборатория неоднократно выполняла заказы на поставку оборудования для мощных магнетизаторов и демагнетизаторов от 1 до 64 кВт

В аппаратах, использующих импульсные токи, можно с успехом использовать мощные импульсные генераторы тока «ГОРН МИГ», способные вырабатывать в импульсе 4 кА и выше.

В Лаборатории разработана компактная система управления «Л471» знакопеременными преобразователями «ГОРН», обеспечивающая формирование режимов намагничивания/размагничивания и измерения характеристик петли гистерезиса.

Технические данные системы управления Л471:

1. Режим «постоянного тока» -обеспечивает отображение уставок и измеренных значений напряжения и тока (с учетом полярности). Соответствует стандартному режиму ручного управления для источников ГОРН. Может использоваться, как режим намагничивания (совместно со встроенным таймером).

2. Режим «размагничивание». Данный режим обеспечивает формирование синусоидальных сигналов с убывающей амплитудой.

2.1. Диапазон частот выходного синусоидального напряжения (уставка частоты) 0,1 Гц…3Гц, дискретность уставки 0,1Гц.

2.2.Число волн от начальной заданной амплитуды синусоидального напряжения до спада к нулевой амплитуде,50…120.дискретность уставки-1.После формирования последней волны система управления автоматически отключает режим «старт».

2.3.Начальная полярность напряжения положительная или отрицательная (задается пользователем).

2.4.Закон убывания огибающей выходного синусоидального напряжения-линейный.

2.5.Точность воспроизведения функций sin в режиме размагничивания-30 дискретных значений на полный период.

2.6.Наличие внешнего изолированного входа для запуска режима «размагничивания» сигналом +5В-до (в дополнение к возможности запуска режима размагничивания вручную с клавиатуры). Данный сигнал является приоритетным по отношению к текущему выбранному режиму работы.

3. Режим измерения характеристик «петли гистерезиса».

3.1.Ряд частот выходного синусоидального напряжения 0,033 Гц;0,05 Гц;0,1 Гц (период частоты 30сек,20сек,10сек)

3.2.Число волн выходного синусоидального напряжения 2,3,4,5,6.

3.3.Начальная полярность: положительная или отрицательная (задается пользователем).

3.4.На протяжении режима «измерения» амплитуда выходного синусоидального напряжения равна уставке, заданной до начала процесса.

3.5.Точность воспроизведения функций sin в режиме измерения -1000 дискретных значений.

3.6.Наличие внешнего изолированного входа для запуска режима «измерения» сигналом +5В-до (в дополнение к возможности запуска режима размагничивания вручную с клавиатуры). Данный сигнал является приоритетным по отношению к текущему выбранному режиму работы.

4. Дополнительные данные.

4.1. Система управления состоит из пульта дистанционного управления, платы, встраиваемой в преобразователи ГОРН с интерфейсом RS485 и ПО (программного обеспечения). Пульт включает разъем внешнего управления режимами

4.2. Согласование с параметрами (необходимым напряжением и током катушек намагничивания/размагничивания/измерения) осуществляется за счет выбора соответствующей модели источников ГОРН. Максимальные амплитудные значения синусоидальных напряжения и тока должны соответствовать параметрам источника.

4.3. В режимах постоянного тока (намагничивания), размагничивания и измерения задаются свои отдельные пары уставок, «напряжение» и «ток», кроме того, в режиме намагничивания может вводиться длительность (уставка таймера), в режиме размагничивания вводятся уставки частоты и числа волн (до полного убывания),а в режиме «измерения» вводятся уставки периода и числа волн.

Все значения уставок сохраняются в энергонезависимой памяти пульта управления при выключении питания источника.

4.4. Регулирование уставок напряжения тока в режиме «постоянного тока» возможно и на ходу, при старте. В зависимости от уставок напряжения, тока и текущего сопротивления нагрузки, возможны режимы «источник тока» или «источник напряжения» (стандартные возможности для преобразователей ГОРН в режиме ручного управления).

4.5.В случае если в режимах «размагничивание» или «измерение» преобразователь не обеспечивает (по какой-либо причине) режим «стабилизации» заданной текущей амплитуды синусоидального напряжения, то на единичных индикаторах соответствующего режима отображается «мигание» с частотой 2Гц.

4.6.При обрыве связи с внешним пультом управления источник автоматически отключает режим «старт», в течении 1,5сек.

4.7.Система управления Л471 совместима с любыми моделями знакопеременных преобразователей ГОРН -- ГОРН К –ХХ-ХХ-Р и ГОРН КГ –ХХ-ХХ-Р.

4.8.Возможны поставки модифицированной версии системы управления Л471*по техническому заданию заказчика с опциями в виде, например, режима импульсной модуляции Uвых/Iвых и др. По запросу возможен переход на управление источником от внешнего устройства (ПЛК, ПК) по протоколу MODBUS RTU.

Работоспособность системы управления Л471 неоднократно проверена на оборудовании по намагничиванию и размагничиванию, имеющем в своем составе преобразователи ГОРН.


Copyright © 2003-2017 Л-С-И
Лаборатория Силовых Источников
Вверх
Рейтинг@Mail.ru