Установка намагничивания-размагничивания

Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к области намагничивания, размагничивания высококоэрцитивных постоянных магнитов, и может быть использована для магнитной обработки постоянных магнитов перед их применением в технических изделиях.
Известна импульсная намагничивающая установка (RU 52285 U1, H01F 13/00, 10.03.2006), взятая за прототип. Импульсная намагничивающая установка содержит емкостной накопитель энергии, подключенный к блоку питания, коммутирующему устройству и через него же - к питающей сети, и одновременно к индуктору через блок диодов и блок коммутации, а также блок управления, подключенный к управляющим входам коммутирующего устройства, блоку коммутации и пульту управления, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введено программируемое устройство, соединенное с блоком управления и содержащее микропроцессор, подключенный к цифроаналоговому преобразователю, знакосинтезирующему индикатору и клавиатуре, с выходом для подключения персонального компьютера. В случае параллельного подключения с конденсаторами блока диодов обеспечивается прохождение через индуктор только первой полуволны импульсного тока. При этом в рабочей зоне индуктора возникает однополярный импульс магнитного поля, с помощью которого намагничиваются постоянный магнит или магнитная система. В случае параллельного подключении блока диодов с игнитроном (тиристором) в индукторе возникает двухполярный импульс, при этом происходит последовательно намагничивание, затем размагничивание и перемагничивание постоянного магнита.
Недостатком прототипа является то, что переключение диодного блока из положения параллельно конденсаторам в емкостном накопителе энергии в положение параллельно игнитрону (тиристору) в блоке коммутации производится вручную пересоединением силовых проводов каждый раз при изменении варианта режима работы прототипа.
Технический результат заявленного решения - получение различных режимов магнитного поля в соленоиде без ручного переключения силовых блоков в установке, удобство эксплуатации при задании режима работы, расширение арсенала средств определенного назначения.
Технический результат достигается тем, что установка намагничивания-размагничивания, содержащая емкостный накопитель энергии, подключенный к электрической сети, а также к индуктору в виде многовиткового соленоида, который подключен к положительному выводу конденсатора, а через программируемое устройство к панели оператора, причем, емкостный накопитель подключен к источнику питания через зарядное устройство, выполненное с возможностью управления током в подключенной к нему первичной обмотке повышающего трансформатора и с возможностью обеспечения совместно с повышающим трансформатором и подключенным к его вторичной обмотке выпрямителем, к положительному и отрицательному выводам которого подключена батарея конденсаторов, обеспечивающая как необходимую энергию заряда, так и время достижения необходимой величины заряда, а программирующее устройство выполнено в виде контроллера, причем, положительный вывод батареи конденсаторов  подключен к аноду одного из тиристоров и катоду другого тиристора, причем, точка соединения катода первого тиристора и анода другого тиристора соединена с одним выводом катушки соленоида, а вышеупомянутые тиристоры соединены по параллельно-встречной схеме, точка соединения катода тиристора и анода другого, второго, тиристора соединена с катодом третьего тиристора и с одним выводом соленоида, анод третьего тиристора соединен со вторым выводом катушки соленоида и с отрицательным выводом батареи конденсаторов, третий тиристор подключен параллельно соленоиду, управляющий электрод тиристора первого тиристора соединен с драйвером, управляющий электрод второго тиристора соединен со вторым драйвером, управляющий электрод третьего тиристора  соединен с третьим драйвером, причем, все драйверы соединены с программируемым логическим контроллером.
На фиг.1 представлена электрическая схема установки.
На фиг. 2 приведено изменение во времени (t) индукции (B) магнитного поля в рабочей зоне соленоида в периодическом затухающем режиме.
На фиг. 3 приведено изменение во времени (t) индукции (B) магнитного поля в рабочей зоне соленоида в периодическом затухающем режиме первого периода.
На фиг. 4 приведено изменение во времени (t) индукции (B) магнитного поля в рабочей зоне соленоида в периодическом затухающем режиме первого полупериода.
Принятые обозначения на схеме фиг.1:
1-зарядное устройство;
2-повышающий трансформатор;
3-мостовой выпрямитель;
4- емкостной накопитель энергии в виде батарея конденсаторов;
5-тиристор;
6-тиристор;
7-тиристор;
8- индуктор в виде многовитковый соленоид;
9 - драйвер;
10 - драйвер;
11 - драйвер;
12 - программируемый логический контроллер, выполненный с возможностью осуществления режимов изменения во времени (t) индукции (B) магнитного поля в рабочей зоне соленоида: периодического затухающего; периодического затухающего первого периода, периодического затухающего первого полупериода.
13 - панель оператора.
Установка (фиг.1) содержит: батарею конденсаторов 4, подключенную к промышленной сети через зарядное устройство 1, выполненное с возможностью управления током в подключенной к нему первичной обмотке повышающего трансформатора 2 и с возможностью обеспечения совместно с повышающим трансформатором и подключенным к его вторичной обмотке выпрямителем 3, к положительному и отрицательному выводам которого подключена батарея конденсаторов 4, обеспечивающая как необходимую энергию заряда, так и время достижения необходимой величины заряда.
Положительный вывод батареи конденсаторов 4 подключен к аноду тиристора 5 и катоду тиристора 6, точка соединения катода тиристора 5 и анода тиристора 6 соединена с одним выводом катушки соленоида 8, второй вывод катушки соленоида 8 соединен с отрицательным выводом батареи конденсаторов 4. Тиристоры 5 и 6 соединены по параллельно-встречной схеме. Точка соединения катода тиристора 5 и анода тиристора 6 соединена с катодом тиристора 7 и с одним выводом соленоида 8, анод тиристора 7 соединен со вторым выводом катушки соленоида 8 и с отрицательным выводом батареи конденсаторов 4. Тиристор 7 подключен параллельно соленоиду 8.
Управляющий электрод тиристора 5 соединен с драйвером 9, управляющий электрод тиристора 6 соединен с драйвером 10, управляющий электрод тиристора 7 соединен с драйвером 11. Драйверы 9, 10 и 11 соединены с программируемым логическим контроллером 12, который в свою очередь соединен с панелью оператора 13.
Программируемый логический контроллер 12 может именоваться цифровым вычислителем, схемой управления, информационно-вычислительным блоком или устройством и т.д. Он может быть реализован в виде одной или нескольких печатных плат на основе программируемого микроконтроллера или специализированного цифрового сигнального процессора, предназначенного для цифрового управления электрическими устройствами. Контроллер реализован из условия обеспечения возможности контроля заданного значения напряжения заряда батареи конденсаторов 4 и формирования сигналов управления драйверами 9-11 тиристоров 5-7 в одном из режимов работы установки намагничивания размагничивания (фиг.2-4), а также в ответ на изменения контролируемого значения напряжения заряда батареи конденсаторов 4 в реальном масштабе времени, защиты элементов установки от аварийных режимов (от перегрева, превышения тока и напряжения и т.п.), а также решения общих задач в системе, в которой используется данная установка.
После заряда батареи конденсаторов 4 до заданного с панели оператора 13 значения напряжения подается сигнал с программируемого логического контроллера 12 через драйверы 9 и 10 путем подачи от драйверов токовых импульсов на управляющие электроды тиристора 5 и 6, обеспечивая периодический затухающий режим разряда батареи конденсаторов 4 на катушку соленоида 8 до полного затухания разряда. Энергия электрического поля, первоначально запасенная в батарее конденсаторов 4, постепенно переходит во внутреннюю энергию катушки соленоида 8, амплитуды колебаний всех электрических величин уменьшаются вплоть до полного прекращения колебаний. Происходит размагничивание постоянных магнитов. Вид изменения индукции магнитного поля в рабочей зоне соленоида в периодическом затухающем режиме представлен на фиг.2. Режим предназначен для размагничивания постоянных магнитов.
После заряда батареи конденсаторов 4 до заданного с панели оператора 13 значения напряжения подается сигнал с программируемого логического контроллера 12 через драйверы 9 и 10 путем подачи от драйверов токовых импульсов на управляющие электроды тиристора 5 и 6, обеспечивая периодический затухающий режим разряда батареи конденсаторов 4 на катушку соленоида 8 до полного затухания разряда. Энергия электрического поля, первоначально запасенная в батарее конденсаторов 4, постепенно переходит во внутреннюю энергию катушки соленоида 8, амплитуды колебаний всех электрических величин ограничены первым периодом разряда. Происходит перемагничивание постоянных магнитов. Вид изменения индукции магнитного поля в рабочей зоне соленоида в периодическом затухающем режиме первого периода представлен на фиг.3. Режим предназначен для измерения характеристик постоянных магнитов путем перемагничивания в системах импульсной магнитометрии.
После заряда батареи конденсаторов 4 до заданного с панели оператора 13 значения напряжения подается сигнал с логический контроллер 12 через драйверы 9 и 11 путем подачи от драйверов токовых импульсов на управляющие электроды тиристора 5 и 7, обеспечивая периодический затухающий режим разряда батареи конденсаторов 4 на катушку соленоида 8 в пределах первого полупериода разряда при включении тиристора 5. Тиристор 7 включается после перехода первого полупериода разряда через максимальное значение. Энергия электрического поля, первоначально запасенная в батарее конденсаторов 4, постепенно переходит во внутреннюю энергию катушки соленоида 8, амплитуды всех электрических величин снижаются до нуля за счет потерь на активном сопротивлении катушки соленоида 8. Происходит намагничивание постоянных магнитов. Вид изменения индукции магнитного поля в рабочей зоне соленоида в периодическом затухающем режиме первого полупериода однополярного импульса представлен на фиг. 4. Режим предназначен для намагничивания постоянных магнитов.
Установка намагничивания-размагничивания обеспечивает полное размагничивание большинства типов постоянных магнитов в периодическом затухающем режиме, может эффективно применяться для намагничивания всех типов постоянных магнитов в периодическом затухающем режиме первого полупериода однополярного импульса, может найти применение для контроля остаточной индукции и коэрцитивной силы в периодическом затухающем режиме первого периода в системах импульсной магнитометрии.