Techniczne objaśnienia dla elektromagnesów prądu stałego z przesuwną zworą (kotwicą)

Transkrypt

1 SPECJALNA FABRYKA APARATÓW ELEKTROMAGNETYCZNYCH Techniczne objaśnienia dla elektromagnesów prądu stałego z przesuwną zworą (kotwicą) JAKOŚĆ OD Grupa produktów G XX Lista części Spis treści 1. Formy budowy, części składowe i wykonanie 1.1. Formy budowy 1.2. Części składowe i wykonanie Korpus elektromagnesu Uzwojenie wzbudzenia Kotwica (zwora) Części funkcjonalne Powierzchnie Rodzaje ochrony przyrządu Warunki otoczenia 2. Siła, suw i praca suwu 2.1. Siła Siła elekromagnetyczna Siła obliczeniowa Siła wyciągowa Siła przytrzymująca Szczątkowa siła przytrzymująca Siła cofająca 2.2. Suw Suw elektromagnesu Początkowe położenie suwu Końcowe położenie suwu 2.3. Charakterystyki siła elektromagnetyczna - suw 2.4. Dopasowanie charakterystyki siła elektromagnetyczna - suw do określonych suwów 2.5. Praca suwu Praca suwu Znamionowa praca suwu 3. Napięcie, prąd, moc 3.1. Napięcie i prąd Napięcie znamionowe Napięcie znamionowe izolacji Zmiana napięcia Prąd znamionowy Prąd probierczy 3.2. Moc 4. Czas pracy, czas pełnego cyklu, czas programu, rodzaj pracy, cykl roboczy, częstotliwość łączenia i znamionowe rodzaje pracy 4.1. Czas pracy 4.2. Bezprądowa przerwa 4.3. Czas pełnego cyklu 4.4. Czas programu 4.5. Rodzaj pracy 4.6. Cykl roboczy 4.7. Częstotliwość łączenia 4.8. Znamionowe rodzaje pracy Praca ciąga Praca przerywana Praca dorywcza 5. Dobór elektromagnesów dla różnych rodzajów pracy znamionowej 5.1. Praca ciągła 5.2. Praca przerywana 5.3. Praca dorywcza

2 Spis treści 6. Czas przyciągania i zwalniania oraz możliwość wpływu na czas przyciągania 6.1. Czas przyciągania i zwalniania (odpadania) Czas przyciągania Zwłoka odpowiedzi Czas suwu Czas zwalniania Zwłoka zwalniania Czas powrotu Czas przyciągania i zwalniania wg DIN VDE Możliwość wpływu na czas przyciągania Szybkie wzbudzenie Przewzbudzenie Wstępny opornik szeregowy z łącznikiem bocznikującym Wstępny opornik szeregowy z kondensatorem Odczep transformatora i prostownik Oporność pojemnościowa w obwodzie prądu przemiennego Sterowanie poprzez elektroniczny przyrząd sterujący 7. Temperatury, klasy izolacji, rodzaje chłodzenia 7.1. Temperatury Temperatura otoczenia Temperatura ustalona Temperatura odniesienia Temperatura graniczna Przekroczenia temperatury Końcowe przekroczenie temperatury Graniczne przekroczenie temperatury Różnica punktu gorącego 7.2. Klasy termiczne 7.3. Rodzaje chłodzenia 8. Napięcie pobiercze 8.1. Rodzaje i wysokość napięcia pobierczego 8.2. Przeprowadzenie badania napięciowego 8.3. Powtarzanie próby napięciowej 9. Normalne warunki pracy 9.1. Temperatura otoczenia 9.2. Wysokość n.p.m 9.3. Otaczające powietrze 9.4. Wilgotność względna 9.5. Wytyczne instalacyjne 9.6. Odchylenie od normalnych warunków pracy 10. Żywotność 11. Przyłącze przesuwnych elektromagnesów prądu stalego Przyłącze napięcia stalego Przyłącze napięcia przemiennego 12. Wskazówka dotycząca usuwania przepięć powstałych w trakcie rozłączania oraz gaszenia łuku (iskier) Usuwanie przepięć powstałych w trakcie odłączania Wytłumienie przy pomocy rezystancji ohmowej Wytłumienie przy pomocy warystorów Wytłumienie przy pomocy prostownika sieciowego Gaszenie iskier (łuku) 13. Elektromagnetyczne stałe czasowe (t) i indukcyjności 14. Dane zamówieniowe dla przesuwnych elektromagnesów prądu stałego 15. Wytyczne instalacyjne dla przesuwnych elektromagnesów prądu stałego Położenie robocze Zabudowa, montaż Uruchomienie Zewnętrzne siły reakcji Zabezpieczenie Spadek napięcia i przekrój przewodów Obce zazębienia lub zmiany Uwaga do technicznych wytycznych harmonizujących w obrębie europejskiego rynku wewnętrznego 2

3 1. Formy budowy, części składowe i wykonanie 1.1. Formy budowy Elektromagnesy przesuwne prądu stałego są produkowane i dostarczane zgodnie z właściwymi przepisami i normami, w szczególnoś ci z Określeniami dla przyrządów elektromagnetycznych DIN VDE Program typów zawiera elektromagnesy dla praktycznie każdego przypadku zastosowania i dla prawie wszystkich technicznych wymagań możliwych do wystąpienia u użytkownika, który może wybierać je z listy elektromagnesów wg zasady na tyle dobrze na ile ma to od strony gospodarczej sens. Przedstawione w kartach przyrządów elektromagnesy przesuwne prądu stałego są wyłącznie elektromagnesami z zanurzonymi kotwicami, przy których powietrzna szczelina robocza między rdzeniem i kotwicą leży wewnątrz uzwojenia wzbudzenia, kotwica zanurza się więc w uzwojenie wzbudzenia. Przez szczególne uprofilowanie kotwicy i rdzenia w zakresie roboczej szczeliny powietrznej energia magnetyczna prowadzi do wytworzenia pracy suwu. Robocza szczelina powietrza i szczelina powietrzna do przenoszenia pola magnetycznego z korpusu elektromagnesu do kotwicy, na której odbierana jest siła mechniczna - są ukształtowane osiowo-symetrycznie w celu uniknięcia pól rozproszonych oraz wirowych. Rozróżniane są zasadniczo 2 rodzaje budowy: a) korpus elektromagnesu obejmuje ze wszystkich stron uzwojenie wzbudzenia (zdjęcie 1.1.1) Proste elektromagnesy przesuwne są to elektromagnesy, przy których ruch (suw) od początkowego położenia do końcowego położenia suwu następuje na skutek działania siły elektromagnetycznej, natomiast ruch powrotny na skutek sił zewnętrznych. (rysunek 1.1.3) rysunek Podwójne elektromagnesy przesuwne (z położeniem zerowym) są to elektromagnesy, przy których ruch (suw) następuje po wzbudzeniu dwóch cewek z położenia zerowego w jednym z dwóch przeciwnych kierunków. Powrót do położenia zerowego następuje po wyłaczeniu, po zadziałaniu zewnętrznych sił zwrotnych. Położenie zerowe jest więc połoźeniem początkowym suwu dla obu kierunków (rysunek 1.1.4) rysunek Pojedyncze dwukierunkowe elektromagnesy przesuwne (bez polożenia zerowego) są to elektromagnesy przy których ruch (suw) następuje po wzbudzeniu dwóch cewek z położenia końcowego suwu do innego lub odwrotnie. Położenie początkowe suwu jest przy tym w przeciwnym kierunku (rysunek 1.1.5). zdjęcie b) korpus elektromagnesu obejmuje tylko częściowo uzwojenie wzbudzenia (zdjęcie 1.1.2) rysunek zdjęcie Podczas, gdy określony w pkt a) rodzaj budowy jest stosowany tam, gdzie są postawione wysokie wymagania techniczne dotyczące pracy suwu, stopnie ochrony i żywotności, to określony w pkt b) rodzaj budowy zaspokaja przypadki zastosowań, w których w interesie niskiej ceny mogą być zredukowane wymagania techniczne. Wg rodzaju ruchu suwu rozróżnia się elektromagnesy przesuwne proste, podwójne i pojedyncze dwukierunkowe Części składowe i wykonanie Elektromagnesy przesuwne prądu stałego składają się z następujących głównych części składowych (rysunek 1.2.1) a) korpus elektromagnesu b) uzwojenie wzbudzenia c) kotwica d) części funkcjonalne Korpus elektromagnesu jest to część elektromagnesu zawierająca uzwojenie wzbudzenia. Składa się ona z części magnetycznych przewodzących strumień, pierścienia jarzma, pokrywy rdzenia z rdzeniem i płaszczem, które są optymalnie przysposobione do przewodzenia użytecznego strumienia wytwarzającego siłę magnetyczną. Przysposobienie to dotyczy materiału tej części, jak również jej geometrii. 3

4 Uzwojenie wzbudzenia przyjmuje energię elektryczną do wytworzenia pola magnetycznego. Wszystkie zastosowane w nim materiały izolacyjne i pozostałe materiały odpowiadają wymaganiom najaktualniejszego stanu techniki i są przystosowane - poprzez stałe kontakty naszego zakładu z producentami tych materiałów i przez własne badania - każdorazowo do najnowszego stanu. (rysunek b) Przy pracy z napięciem znamionowym wartość z wykazu zwiększa się o ok. 20%. F M = F F - F R FN - strumień użyteczny FR - siła tarcia FM - siła elektromagnetyczna FH - siła wyciągowa (suwu) FF - siła, którą wywiera na kotwicę pole magnetyczne rysunek rysunek Kotwica jest częścią zanurzającą się względnie utrzymującą się poprzez wytworzone w uzwojeniu wzbudzenia pole magnetyczne; porusza się ona z reguły w bezobsługowych, odpornych na wysoką temperaturę łożyskach z tworzywa sztucznego z niewielkim luzem. Osiągane są przez to wysokie, wykorzystywane w praktyce żywotności (rysunek c). Tylko w przypadku elektromagnesów, dla których postawione są niewielkie wymagania odnośnie charakterystyk siły magnetycznej - suwu i żywotności, kotwica jest prowadzona w niemagnetycznej rurze z dobrymi właściwościami ślizgowymi Części funkcjonalne są to takie części, które wprawdzie nie są potrzebne bezpośrednio do wytworzenia siły elektromagnetycznej, ale muszą być obecne dla praktycznej pracy elektromagnesu. Należą do nich np. dla mechanicznego wykorzystania siły elektromechanicznej: ograniczenia suwu, popychacz wyciskowy, cięgło, przegub widlasty itd. i dla elektrycznego podłączenia uzwojenia wzbudzenia: przyłącze kablowe, skrzynka zaciskowa, wtyki itd. (rysunek d) Powierzchnie części żelaznych dla uniknięcia korozji chronione są przez nowoczesne obróbki uszlachetniające powierzchnie Rodzaje ochrony przyrządu wg DIN VDE 0470/EN są każdorazowo podane w kartach danych technicznych przyrządu. Inne - różniące się od w/w rodzajów - są dostarczane na zapytanie Na zapytanie dostarczane są elektromagnesy do zastosowania w ekstremalnie wilgotnej atmosferze, w wykonaniu tropikalnym, dla użycia w obszarach radioaktywnych i w technice jądrowej, dla agresywnych warunków otoczenia itd. W wyznaczaniu ustalonego stanu cieplnego brane są za podstawę niekorzystne, występujące w praktyce warunki (nagrzewanie izolowanego cieplnie podłoża bez dodatkowego chłodzenia). Jeżeli w praktyce elektromagnesy montowane są na podłożu dobrze przewodzącym ciepło (np. łoże maszyny, części ramy ze stali, obudowa blaszana itd.) to siła elektromagnesu może być zwiększona, szczególnie przez dopasowanie mocy wzbudzenia uzwojenia do każdorazowych stosunków pracy. Zwiekszenie siły elektromagnesu jest także możliwe, gdy temperatura otoczenia leży stale poniżej temperatury odniesienia + 35 C. W odwrotnej sytuacji, gdy temperatura otoczenia leży ciągle powyżej + 35 C, elektryczna moc wzbudzenia musi być zredukowana, co związane jest ze zmniejszeniem siły elektromagnesu. Wszystkie te postępowania oznaczają wykonania specjalne, które możliwe są tylko po podaniu dokładnych danych każdorazowo istniejących warunków pracy - w uzgodnieniu z nami Obliczeniowa siła elektromagnetyczna F M jest to siła elektromagnesu, którą najczęściej podaje się dla różnych wartości suwu w kartach urządzenia i dla określonego suwu i prądu na tabliczce typu urządzenia Siła wyciągowa F H jest to siła elektromagnetyczna, która z uwzględnieniem przynależnej składowej ciężaru kotwicy działa na zewnątrz (rysunek ) ciągnąc lub naciskając z dołu do góry ciągnąc lub naciskając z góry na dół ciągnąc lub naciskając ukośnie z dołu do góry 2. Siła, suw i praca suwu 2.1. Siła Siła elektromagnetyczna F M jest to siła użyteczna, a więc umniejszona o tarcie, wytworzona w elektromagnesie w kierunku suwu siła mechaniczna (F M=F F- F R). Powyższe odnosi się do ustalonego cieplnie stanu pracy uzwojenia wzbudzenia przy 90% napięcia znamionowego. Jako temperaturę ustalonego cieplnie stanu uważa się zmierzony przyrost temperatury zwiększony o temperaturę odniesienia - przeważnie 35 C. Przyrost temperatury jest ustalony - gdy w kartach danych przyrządu nie jest podane inaczej - dla założonych napięcia znamionowego, czasu cyklu 300 sek. (odpowiadającego 12 cyklom/godz.) - na izolowanym cieplnie podłożu. F H = F M - F A F H = F M + F A F H = F M - F A rysunek Siła przytrzymująca jest to siła elektromagnetyczna w końcowym położeniu suwu, a więc przesuwie Szczątkowa siła przytrzymująca jest to pozostająca po wyłączeniu siła przytrzymująca Siła cofająca jest to siła wymagana po wyłączeniu do powrotu kotwicy w początkowe położenie suwu. 4

5 2.2. Suw Suw elektromagnesu s jest to droga wykonana przez kotwicę między początkowym położeniem suwu i końcowym położeniem suwu Praca suwu Praca suwu W jest to całka siły elektromagnetycznej po suwie elektromagnesu (rys ) Początkowe położenie suwu s 1 jest to położenie wyjściowe kotwicy sprzed początku ruchu suwu wzgl. po zakończeniu cofania, powrotu kotwicy Końcowe położenie suwu s 0 (patrz także punkt zerowy odciętej na rys ) jest to kostrukcyjnie ustalone w przyrządzie położenie kotwicy, które przyjmuje ona na skutek działania siły elektromagnetycznej Charakterystyki siła elektromagnetyczna - suw. Zasadniczo rozróżnia się trzy różne rodzaje charakterystyk (rys ): I charakterystyka opadająca II charakterystyka pozioma III charakterystyka narastająca rysunek Znamionowa praca suwu W N, która podana jest w kartach urządzenia, jest to - gdy nie zapisano inaczej - iloczyn znamionowej siły elektromagnetycznej w początkowym położeniu suwu i suwu elektromagnesu (rys ) rysunek Charakterystyki siła elektromagnetyczna - suw przesuwnych elektromagnesów prądu stałego firmy MSM mogą być sterowane przez odpowiednie udoskonalenie systemu magnetycznego. Najczęściej używanymi są: Charakterystyka narastająca nadaje się szczególnie dla sprężynowych sił reakcji i charakterystyka pozioma nadaje się szczególnie dla stałych sił reakcji. Opadająca charakterystyka jest oferowana z reguły tylko w wykonaniach specjalnych Dopasowanie charakterystyki siła elektromagnetyczna - suw do określonych suwów. Suwy elektromagnesu mogą być dopasowane (skrócone lub wydłużone) w relatywnie szerokich granicach - bez istotnych zmian pracy suwu - poprzez szczególne dopasowanie aktywnych części magnetycznych sterujących charakterystyką siła elektromagnetyczna - suw. Oznacza to zwiększenie siły elektromagnetycznej przy skróceniu suwu oraz zredukowane siły elektromagnetycznej przy wydłużeniu suwu (przykłady patrz rys ) rysunek rysunek Napięcie, prąd, moc Dane dla napięcia i prądu są - o ile nie podano inaczej - określone dla arytmetycznej średniej prądu stałego Znamionowe napięcie elektromagnesu przesuwnego jest to napięcie, dla którego został on skonstruowany. Podane w kartach urządzenia wartości - jeżeli nie określono ich inaczej - biorą za podstawę znamionowe napięcie 24V. Przy innych napięciach znamionowych mogą wystąpić - na skutek odmiennej izolacji uzwojenia wzbudzenia - odchyłki od podanych sił elektromagnetycznych, zarówno do góry (przeważnie przy > 24V) jak również w dół (przeważnie przy < 24V) Napięcie przewód - ziemia jest to napięcie, dla którego są obliczone odcinki izolacyjne, pełzania i powietrze. Jako napięcie znamionowe izolacji (napięcie odniesienia) obowiązuje - zg z DIN VDE 0110/ tabela 1 - następujące wartości dla napięcia stałego: 15V, 36V, 75V, 150V, 300V, 450V, 450V, 600V. Elektromagnesy przesuwne prądu stałego - jeżeli nie podano inaczej - są tak pomyślane odnośnie ich napięcia przewód - ziemia, że określonemu napięciu przewód - ziemia przyporządkowane są równe lub mniejsze napięcia znamionowe Trwale dopuszczalna zmiana napięcia elektromagnesów przesuwnych prądu stałego wynosi +6% do - 10% napięcia znamionowego Prąd obliczeniowy jest to prąd, który ustala się przy napięciu znamionowym i temperaturze uzwojenia wzbudzenia + 20 C. Może być on wyznaczony przez podzielenie podanej w kartach urządzenia mocy znamionowej przez napięcia znamionowe. 5

6 Prąd probierczy jest to prąd, do którego odnosi się w kartach urządzenia wartość siły elektromagnetycznej. Wynika on z: gdzie U N jet to napięcie znamionowe i R W jest to ustalona cieplnie rezystancja uzwojenia wzbudzenia Praca przerywana (S3) Czas pracy i bezprądowa przerwa zmieniają się w regularnej lub nieregularnej kolejności, przy czym, przerwy są tak krótkie, że urządzenie nie ochładza się do swojej temperatury odniesienia (rys ) 3.2. Moc Moc znamionowa P N, która podana jest w kartach urządzenia, odnosi się do napięcia znamionowego i obliczeniowego prądu. Jeżeli nie podaje się inaczej, jako podstawę przyjmuje się napięcie znamionowe 24V. 4. Czas pracy, czas pełnego cyklu, czas programu, rodzaj pracy, cykl roboczy, liczba łączeń, częstotliwość łączenia i znamionowe rodzaje pracy Czas pracy t 5 - jest to czas, który leży między załączeniem i wyłączeniem prądu. rysunek Praca dorywcza (S2) Czas pracy jest tak krótki, że temperatura ustalona nie jest osiągana. Bezprądowa przerwa jest tak długa, że przyrząd ochładza się praktycznie do temperatury odniesienia (rys ) rysunek Dobór elektromagnesu dla różnych rodzajów pracy znamionowej. rysunek Bezprądowa przerwa t 6 jest to czas, który leży między wyłączeniem i ponownym załączeniem prądu Czas pełnego cyklu jest to suma czasu pracy i bezprądowej przerwy Czas programu jest to jednorazowe lub okresowo powtarzalne zsumowanie czasów pełnego cyklu o różnej długości Rodzaj pracy (%) jest to procentowy stosunek czasu pracy do czasu pełnego cyklu Cykl roboczy obejmuje pełny przebieg za - i wyłączania 4.7. Częstotliwość łączenia jest to liczba cykli roboczych na godzinę Znamionowe rodzaje pracy Różne rodzaje pracy, które mogą być przyjęte dla elektromagnesów przesuwnych prądu stałego, są to: Praca ciągła (S1) czas pracy jest tak długi, że praktycznie jest osiągana temperatura ustalona (rys ) rysunek Elektromagnes może być dobrany do pracy ciągłej (S1) tylko wtedy, gdy jego uzwojenie wzbudzenia przewidziane jest do ciągłego załączenia= 100% ED. Należy zwrócić uwagę, że przy ciągłym włączeniu przez dłuższy czas należy elektromagnes okazjonalnie wyłączyć, ażeby uniknąć szkodliwego oddziaływania środowiska (np. brud, wilgoć...) na funkcjonalne części elektromagnesu Dla pracy przerywanej (S3) mogą być załączone istotnie większe moce i przez to siły elektromagnetyczne, aniżeli przy pracy ciągłej. Miarodajnym dla dopuszczalnej załączonej mocy jest względny czas pracy (załączenia), czas pełnego cyklu i termiczna stała czasowa elektromagnesu. Wartościami preferencyjnymi dla czasów pełnego cyklu sa wg DIN VDE 0580: 2,5,10 i 30 minut. Preferencyjnymi wartościami dla względnego czasu pracy (%ED) są 5, 15, 25, 40%. Podane w kartach przyrządu wartości siły, mocy, pracy suwu i czasu odnoszą się bezwzględnie do czasu pełnego cyklu wynoszącego 5 minut (300 s). Dla tego czasu pracy podaje się nastepujące wartości maksymalne dla czasów pracy: Jeżeli dopuszczalny maksymalny czas pracy jest przekroczony, należy dobrać elektromagnes dla następnego, większego względnego czasu pracy. Jeżeli czas pracy przekracza 120 s, to elektromagnes jest przewidziany do pracy ciągłej = 100% ED. W szczególnie krytycznych przypadkach jest możliwe optymalne dopasowanie elektrycznej mocy i tym samym siły elektromagnetycznej dla określonego, względnego czasu pracy - każdorazowo w danym przypadku czasu pełnego cyklu i danej termicznej stałej czasowej elektromagnesu. W tych przypadkach prosimy o kontakt z nami. 6

7 5.3. Dla pracy dorywczej mogą być - podobnie jak przy pracy przerywanej - realizowane istotnie większe moce i tym samym osiągane większe siły elektromagnetyczne. Także w tych przypadkach prosimy o kontakt z nami z danymi o dokładnych warunkach pracy. 6. Czas przyciągania i zwalniania oraz mozliwość wpływu na czas przyciągania Czasy przyciągania i zwalniania (odpadania) Dla wyjaśnienia czasów przyciągania i zwalniania oraz ich składowych służy oscylogram (rys. 6.1) rysunek W diagramie ( ) podane jest w przybliżeniu skrócenie czasu przyciągania, które uzyskuje się przez to postępowanie. t11 t12 t1 t21 t2 t22 rysunek Wielkość wstępnego rezystora otrzymuje się z iloczynu ohmowej rezystencji uzwojenia wzbudzenia R CU przez stosunek: rysunek 6.1 R = R cu U - U m U m Czas przyciągania t 1 jest to suma czasu zwłoki odpowiedzi t 11 i czasu suwu t 12 (od punktu czasu 0 do punktu czasu 2) Zwłoka odpowiedzi t 11 jest to czas od załączenia prądu (punkt czasu 0) do początku ruchu kotwicy (punkt czasu 1). W tym czasie powstaje i rozprzestrzenia się pole magnetyczne tak dalece, że przezwycięża zewnętrzne siły reakcji i wprowadza w ruch kotwicę Czas suwu t 12 jest to czas od początku ruchu kotwicy (punkt czasu 1) do osiągnięcia końcowego położenia suwu (punkt czasu 2) Czas zwalniania t 2 jest to suma zwłoki zwalniania t 21 i czasu powrotu t 22 (od punktu czasu 3 do punktu czasu 5) Zwłoka zwalniania t 21 jest to czas od wyłączenia prądu (punkt czasu 3) do początku ruchu powrotnego kotwicy (punkt czasu 4). W tym czasie pole magnetyczne słabnie na tyle, że kotwica pod wpływem zewnętrznych sił reakcji może rozpocząć ruch powrotny Czas powrotu t 22 jest to czas od początku ruchu powrotnego (punkt czasu 4) kotwicy do osiągnięcia położenia początkowego suwu (punkt czasu 5) Podane w wykazie (kartach danych technicznych) wartości czasów przyciągania i zwalniania zostały wyznaczone wg DIN VDE 0580 w stanie roboczym - cieplnie ustalonym dla znamionowego napięcia i przy 70% obliczeniowej (znamionowej) siły elektromagnetycznej (obciążenie ciężarem) Możliwości wpływu na czas przyciągania Szybkie wzbudzenie Przez szeregowe włączenie ohmowej rezystencji i odpowiednie zwiększenie napięcia sieciowego (rys ) zmniejsza się elektromagnetyczną stałą czasową obwodu elektrycznego i tym samym redukuje się także czas przyciągania. Jeżeli np. czas przyciągania powinien wynosić tylko 70% wartości z listy danych technicznych, to napięcie sieci musi być U=2,6 U M (patrz diagram - rys ) Wstępny rezystor przelicza się: R = R cu 2,6 U - U m U m = 1,6 R cu Jeżeli do dyspozycji jest tylko napięcie U=U M, wtedy należy przewidzieć elektromagnes dla odpowiednio niższego napięcia. W naszym przykładzie musiałoby uzwojenie wzbudzenia byc przeznaczone dla napięcia: U M = Um 2,6 Ohmowa rezystancja wynosi wtedy: = 0,384 UM R=1,6 R CU Dla R CU należy wyznaczyć - w stanie cieplnie ustalonym - rezystencję uzwojenia wzbudzenia. Jest ona wyliczona wstępnie dla klasy B materiałów izolacyjnych. gdzie: R CU=1,4 R 20 R CU = oznacza cieplnie ustaloną rezystencję uzwojenia wzbudzenia R 20 = oznacza rezystancję uzwojenia wzbudzenia w temperaturze wyjściowej 20 C. 7

8 Przewzbudzenie. Przy skracaniu czasu przyciągania poprzez przewzbudzenie zwiększa się - w trakcie czasu przyciągania - przez zwiększenie napięcia moc przyciagania i tym samym określająca czas przyciągania siła elektromagnetyczna. Zależnie od wysokości przekroczenia temperatury uzwojenia wzbudzenia względnie mocy przyciągania mogą być osiągnięte skrócone czasy przyciągania podane na tabliczce znamionowej. Mogą być zastosowane nastepujące łączenia Wstępny opornik szeregowy z łącznikiem bocznikującym (rysunek ) rysunek rysunek Podczas procesu przyciągania rezystancja R V jest zmostkowana przez łącznik S. Elektromagnes otrzymuje przez to pełne napięcie sieciowe. Dopiero po osiągnięciu końcowego położenia suwu lub bezpośrednio przed tym łącznik S otwiera się i napięcie na elektromagnesie jest redukowane do U M przez spadek napięcia na oporniku wstępnym. Łącznik S może być uruchomiony zarówno przez sam elektromagnes, jak również przez zwłoczny przekaźnik lub łączenie elektroniczne. rysunek łącznik jest uruchamiany przez elektromagnes W przypadku uruchamiania łącznika przez elektromagnes (rysunek ) punkt łączenia łącznika musi być nastawiony bardzo dokładnie krótko przed osiągnięciem końcowego położenia suwu. Podczas zastosowania łącznika czasowego - dla pewności możliwe jest (patrz rysunek ) pozytywne nałożenie się czasu przewzbudzenia i przez to układ staje się istotnie bardziej niewrażliwy. rysunek Napięcie na wstępnym rezystorze R wolno narasta odpowiednio do napięcia ładowania kondensatora i odpowiadająco temu obniża sie wolno napięcie na elektromagnesie. Moc - w zalezności od czasu - ma przebieg e-funkcji, nie posiada ona, jak opasane przy przełączeniu, charakteru funkcji skokowej.odpowiednio moc wzbudzenia uzwojenia wzbudzenia ma początkowo wysoką wartość i już w trakcie procesu suwu mniejszą wartość. Pomimo to daje się osiągnąć przy pomocy tego układu połączeń - przy dobrze dobranym kondensatorze - krótkie czasy przyciągania Odczep transformatora i prostownik. Przez zależne od suwu lub czasu przełączenie łącznika S z napięcia przyciągania na napięcie (pod)trzymania, osiąga się ten sam efekt, jak z wstępnym rezystorem i zwierającym go łącznikiem, jednak z tą zaletą, że nie towarzyszą w tym przypadku tak wysokie straty ciepła, jak przy rezystorze wstępnym. Wadą jest naturalnie nakład środków na transformator oraz to, że układ połączeń może być ograniczony tylko do takich przypadków, w których jest do dyspozycji napięcia przemienne. rysunek Oporność pojemnościowa w obwodzie prądu przemiennego. rysunek łacznik jest uruchamiany przez zwłoczny napęd przekaźnika Wstępny opornik szeregowy z kondensatorem. Przy zamkniętym łączniku S elektromagnes otrzymuje pełne napięcie przyciągania. Jeżeli łącznik S-otworzy się - albo poprzez łączenie zależne od suwu, albo zależne od czasu - to przyłożone do elektromagnesu napięcie zmniejsza się - o napięcie odłożone na oporności pojemnościowej kondensatora C - do napięcia podtrzymania. Zaleta polega na tym, że na oporności pojemnościowej kondensatora nie powstają prawie żadne straty ciepła, a także na tym, że nie jest wymagany transformator. Dla tego układu połączeń potrzebne jest napięcie przemienne rysunek rysunek

9 Sterowanie poprzez elektroniczny przyrząd sterujący. Przy podaniu rozkazu przez łącznik S następuje wysterowanie elektromagnesu wysokim napięciem przyciągania, tak że podczas fazy przyciągania jest do dyspozycji wysoka moc elektryczna wywołująca dużą siłę elektromagnetyczną. Czas przyciągania jest przez to zdecydowanie skrócony. W końcu dla fazy podtrzymania przyrząd - po czasie przewzbudzenia - przełączy napięcie na niewielkie napięcie podtrzymania, ażeby elektromagnes nie uległ przeciążeniu termicznemu. Przy zastosowaniu tego rodzaju sterowania należy dopasować do siebie przyrząd sterujący i elektromagnes z uwzględnieniem warunków pracy. tabela Rodzaje chłodzenia Rozróżnia się następujące rodzaje chłodzenia a) chłodzenie przez nieruchome powietrze otoczenia b) chłodzenie przez ruchome powietrze otoczenia rysunek Temperatury, klasy izolacji, rodzaje chłodzenia. 7.1 Temperatury Temperatura otoczenia u 13 (w C) przyrządu jest to średnia temperatura w ustalonym miejscu swojego otoczenia - na końcu pomiaru temperatury Temperatura ustalona u 23 (w C) przyrządu lub jego części jest to wystepująca temperatura w przypadku równości doprowadzanego i odprowadzanego ciepła Temperatura odniesienia u 11 (w C) jest to temperatura ustalona w stanie bezprądowym, przy zastosowaniu przyrządu zgodnym z przeznaczeniem. Może ona mieć inne wartości niż temperatura otoczenia np. przy zamontowaniu elektromagnesu na hydraulicznym zaworze zasuwy z przepływającym ciepłym olejem Temperatura graniczna u 21 (w C) jest to najwyższa dla przyrządu lub jego części dopuszczalna temperatura Przekroczenie temperatury D u 31 (w K) jest to różnica między temperaturą przyrządu lub jego części i temperaturą odniesienia Końcowa temperatura przekroczenia D u 32 (w K) Końcowe przekroczenie temperatury D u 32 (w K) jest to przekroczenie temperatury na końcu procesu nagrzewania, jest ono najczęściej temperaturą ustaloną Graniczne przekroczenie temperatury D u 33 (w K) jest to dopuszczalna najwyższa wartość przekroczenia temperatury przy znamionowych warunkach pracy Różnica punktu gorącego D u 34 (w K) jest to różnica między średnią temperaturą uzwojenia i temperaturą w najgorętszym miejscu uzwojenia Klasy termiczne. Materiały izolacyjne podzielone są - odpowiednio do swojej wytrzymałości ciągłej temperatury - na klasy izolacji (patrz tab ). Przy ustalaniu granicznego przekroczenia temperatury przyjmuje sie za podstawę dla elektromagnesów przesuwnych prądu stałego temperaturę odniesienia + 35 C i różnicę punktu gorącego 5 K. Uzwojenia wzbudzenia elektromagnesów DC odpowiadają w ogólności klasie izolacji B. Dla szczególnych stosunków pracy elektromagnesy te mogą być wyprodukowane także w klasie izolacji F i H. W tych przypadkach prosimy o kontakt z nami. c) chłodzenie przez odprowadzanie ciepła d) chłodzenie przez szczególne środki chłodzące Przy zamawianiu elektromagnesów prosimy o podanie odpowiedniego rodzaju chłodzenia. 8. Napięcia probiercze. Dla stwierdzenia zdolności izolacyjnej elektromagnesów prądu stałego są one wszystkie sprawdzone przed opuszczeniem zakładu na wytrzymałość napięciową Rodzaj i wysokość napięcia pobierczegop (U P). Kontrola jest przeprowadzana przy pomocy praktycznie sinusoidalnego napiecia przemiennego 50 Hz. Jego wysokość jest ustalona wg napięcia: przewód - ziemia. Napięcie przewód-ziemia UN (V) = napięcie znamionowe. UP(V) = napięcie probiercze (wartość skuteczna napięcia przemiennego, kategoria przepięciowa III) tabela Przeprowadzenie badanie napięciowego. Napięcie probiercze - należy przyłożyć w trakcie badania między uzwojenie wzbudzenia i części metalowe podlegające dotykowi (np. przez obsługę). Jeżeli istnieje więcej elektrycznie odseperowanych uzwojeń wzbudzenia, to należy sprawdzić na wytrzymałość napięciową wszystkie te uzwojenia wzajemnie między sobą, jak również w stosunku do podlegających dotykowi części metalowych. Napięcie probiercze przykłada się w pełnej wysokości i ok. 1 s obciąża badany obiekt. Wynik badania uznaje sie za pozytywny, gdy nie wystąpi ani przebicie ani przeskok i materiał izolacyjny nie nagrzeje się w sposób widoczny Powtarzane próby napięciowe. Próba napięciowa przeprowadzana w fabryce nie powinna być w miarę możliwości - powtarzana. Przeprowadzenie na specjalne życzenie (przy odbiorze) drugie badanie może być wykonane tylko z 80% wartości podanej w tabeli. 9

10 9. Normalne warunki pracy Elektromagnesy prądu stałego są przewidziane do pracy w następujących normalnych warunkach: 9.1. Temperatura otoczenia nie przekracza 40 C i jej wartość średnia w ciągu 24 godzin nie przekracza 35 C. Dolna granica temperatury otoczenia wynosi -5 C Wysokość n.p.m. miejsca stosowania wynosi nie więcej niż 1000 m Otaczające powietrze nie powinno być w istotny sposób zanieszczyszone pyłem, dymem, agresywnymi gazami i parami lub zawartością soli Wilgotność względna otaczającego powietrza nie powinna przekraczać 50% przy 40 C. Przy niższych temperaturach może być dopuszczona wyższa wilgotność: np. 90% przy 20 C. Należy wziąć pod uwagę okazjonalnie występujące średnie powstawanie skroplin Przy montażu urządzeń należy przestrzegać naszych wytycznych instalacyjnych Jeżeli w praktyce występują odchyłki od tych normalnych warunków pracy, to muszą być podjęte odpowiednie działania, jak wyższy stopień ochrony, specjalna ochrona powierzchni itd. W takich przypadkach prosimy o kontakt z nami i przekazanie danych o występujących warunkach pracy Jeżeli przyrządy będą użytkowane w ruchu ciągłym, to należy zwrócić uwagę na zwiększoną temperaturą powierzchni. 10. Żywotność. Żywotność przyrządu i żywotność części zużywających się przyrządów elektromagnetycznych jest zależna nie tylko od rodzaju budowy, lecz także w znacznej mierze od zewnętrznych warunków, takich jak położenie przyrządu po zamocowaniu, rodzaj i wysokość obciążenia. Dlatego stanowisko dotyczące żywotności musi pozostawać uzgodnione między klientem i MSM. 12. Wskazówka dotycząca usuwania przepięć powstałych w trakcie rozłącznia oraz gaszenia łuku (iskier) Usuwanie przepięć powstałych w trakcie odłączania. Indukcyjność, którą obarczony jest elektromagnes przesuwny prądu stałego, powoduje szczególnie przy większych elektromagnesach wysokie przepięcia, które mogą prowadzić do przebicia izolacji elektrycznej. Zaleca się dla ich stłumienia następujące postępowania: Wytłumienie przy pomocy rezystencji ohmowej. rysunek R P = rezystancja równoległa R 20 = rezystancja uzwojenia wzbudzenia dla temperatury odniesienia + 20 C. Poprzez rezystancję równoległą R przepięcie powstałe przy odłączaniu jest ograniczone do wartości: U U = U RP R 20 Przy tym układzie połączeń czas zwalniania jest lekko opóźniony Wytłumienie przy pomocy warystorów (zależnych od napięcia rezystorów) 11. Przyłącze przesuwnych elektromagnesów prądu stałego Przyłącze napięcia stałego (rys ) rysunek rysunek Przyłącze napięcia przemiennego. Jeżeli nie ma do dyspozycji napięcia stałego, to następuje podłączenie elektromagnesów prądu stałego przy pomocy prostownika, najczęściej w układzie mostkowym, zastosowanie może znaleźć zarówno prostownik selenowy jak i krzemowy. Warystor jest tak skonstruowany, że przy napięciu znamionowym posiada bardzo dużą rezystancję i tym samym przy zamkniętym łączniku S przewodzi tylko mały prąd. Rezystancja warystora zmniejsza się jednak wyraźnie przy wystąpieniu przepięcia powstałego w trakcie wyłączania, przez co przepięcie jest tłumione. Czas zwalniania jest nieznacznie wydłużony Wytłumienie przy pomocy prostownika sieciowego (rysunek ) rysunek Jeżeli napięcie sieciowe wynosi ~ 230V, to elektromagnes DC - przy zastosowaniu prostownika krzemowego - musi być przewidziany do pracy na napięcie 205 V DC. Prostowniki krzemowe są przez nas także dostarczane w komplecie z elektromagnesem prądu stałego i najczęściej wbudowane w skrzynce zaciskowej każdego elektromagnesu. Jeżeli w kartach danych technicznych nie ma informacji o powyższym to w razie potrzeby prosimy o kontakt z nami. rysunek Przy łączeniach prądu przemiennego przepięcie powstałe przy wyłączeniach jest całkowicie wytłumione, jednakże zwalnianie kotwicy jest bardzo mocno opóźnione. 10

11 12.2. Gaszenie iskier (łuku). Wysokie przepięcie powstałe w trakcie wyłączania wywołuje przy zastosowanych łacznikach - o ile nie są przewidziane środki gaszenia iskier - łuk elektryczny, a więc wypalanie się styków i dyfuzję materiału. Stosowanym środkiem gaszenie łuku jest gaszenie przy pomocy warystora oraz członu Rc (rys ) s u c RC v d) rodzaj pracy (% ED) lub czas załączenia i czas wyłączenia dla każdego łączenia lub czas programu e) czestotliwość łączenia (ilość łączeń na godzinę) f) dobowa ilość godzin pracy g) rodzaj zastosowania wzgl. układ i bliższe dane o warunkach montażu h) dane o warunkach pracy, takich jak temperatura odniesienia, jakość powietrza otoczenia, dane o przewidywanym stopniu ochrony (np. woda fali, woda rozspryskowa, silne zagrożenie pyłem itd.) rysunek Przy pomocy warystora V przepięcie tłumione jest do napięcia szczytowego zastosowanego kondensatora. Załączony równolegle do zestyku łączącego człon RC powoduje, że występujące na zestyku napięcie nie przekracza minimum napięcia wystąpienia łuku, przez co w sposób pewny unika się łuku elektrycznego. 13. Elektromagnetyczne stałe czasowe (t) i indukcyjności. Dla określenia indukcyjności elektromagnesów przesuwnych dużej mocy prądu stałego podane są w wykazie danych elektromagnetyczne stałe czasowe dla początkowego położenia suwu kotwicy. Z tych stałych czasowych mogą być określone - dla różnych rodzajów pracy i napięć sieci - indukcyjności wg następującego przykładu: podane: poszukiwane: typ elektromagnesu G TC A 070K ED = 100% Napięcie znamionowe = 180 V DC indukcyjność L 1 (H) w początkowym położeniu suwu kotwicy; indukcyjność L 2 (H) w końcowym położeniu suwu kotwicy. rozwiązanie: znamionowa moc z listy: P N=33 W, ze znamionowej mocy otrzymuje się rezystancję uzwojenia wzbudzenia R = U2 P N = = 980 W Indukcyjność w początkowym położeniu suwu L 1 = t 1 R = = 30,4 (H) Indukcyjność w końcowym położeniu suwu L 2 = t 2 R = = 34,3 (H) Należy zwrócić uwagę, że w tym obliczeniu stałe czasowe wstawia się w sekundach tzn., że podane w wykazie danych wartości stałych czasowych muszą być przemnożone przez Dane zamówieniowe dla przesuwnych elektromagnesów prądu stałego a) typ b) napięcie c) suw s i siła elektomagnetyczna F oraz żądana charakterystyka siła elektromagnetyczna - suw 15. Wytyczne instalacyjne dla przesuwnych elektromagnesów prądu stałego Położenie robocze. Elektromagnesy przesuwne prądu stałego (MSM) mogą być stosowane w dowolnym położeniu montażowym (roboczym). W interesie żywotności łożysk należy zwrócić uwagę na to, ażeby zmniejszyć siły działające w kierunku osiowym Zabudowa, montaż. Kotwicę eletromagnesu należy połączyć z uruchamiającą częścią maszyny przy pomocy łącznika lub widlastej głowicy nie w sposób sztywny, lecz przegubowo z luzem ze wszystkich stron Uruchomienie Przyłączone napięcie musi być zgodne z napięciem znamionowym podanym na tabliczce znamionowej. Elektromagnesy nie są przyrządami gotowymi do zastosowania w znaczeniu DIN VDE Użytkownik powinien przestrzegać opisane w DIN VDE 0580 wymagania i procedury ochrony Zewnętrzne siły reakcji. Wszystkie elektromagnesy powinny być eksploatowane przynajmniej z 2/3 swojej siły elektromagnetycznej. Unika się przez to z całą pewnością klejenia się kotwicy. Jeżeli elektromagnes ma do pokonania zewnętrzne siły sprężystości, to należy go tak dobrać, że charakterystyka sprężyny jest dopasowana do charakterystyki siła elektromagnetyczna - suw Zabezpieczenie Pobór prądu w A wylicza się wg: I = P U gdzie P= moc znamionowa (W); U=napięcie znamionowe (V) Po wyznaczeniu natężenia prądu może być dobrany odpowiedni bezpiecznik Spadek napięcia i przekrój przewodów. Do elektromagnesów muszą być doprowadzone wymagane napięcia znamionowe. Spadek napięcia przy ułożeniu kabla powinien być utrzymany - poprzez prawidłowy dobór przekroju przewodu - w wąskich granicach (normalnie do 5%) Obce zazębienie lub zmiany. Każda zmiana, np. nawiercenia korpusu elektromagnesu, użycie innego drążka naciskowego itd. może prowadzić do zakłóceń funkcjonowania elektromagnesu (np. uszkodzenie cewki). W takich wypadkach nie ponosimy kosztów napraw gwarancyjnych. 11

12 15.8. Uwaga do technicznych wytycznych harmonizujących w obrębie europejskiego rynku wewnętrznego. Elektromagnesy tego zakresu produktów są przyporządkowane dyrektywie niskonapięciowej 73/23 EWG. Dla zagwarantowania celów ochrony tego rozporządzenia produkty są produkowane i sprawdzane wg. obowiązującej DIN VDE Dokumenty te obowiązują także jako Deklaracja Zgodności producenta. Uwaga do wytycznych EMV: 89/336 EWG. Elektromagnesy nie podlegają przepisom wytycznych EMV, ponieważ w rozumieniu wytycznych nie emitują one zakłóceń elektromagnetycznych i ich praca - także poprzez zakłócenia elektromagnetyczne - nie jest szkodliwa. Dotrzymywanie wytycznych EMV należy dlatego do użytkownika, który zapewnia to przez odpowiednie oprzewodowanie. Przykłady ochronnych okablowań mogą być zaczerpnięte każdorazowo z technicznych podkładek dokumentowych. Techniczne objaśnienia GXX GXXE GXX2 dodat. GXXV WXX PXX HXX DXX YXX KXX Elektromagnesy przesuwne prądu stałego Elektromagnesy w wykonaniu Ex Proporcjonalne elektromagnesy prądu stałego Elektrorygle prądu stałego Elektromagnesy przesuwne prądu przemiennego Elektromagnesy zaworów prądu stałego lub przemiennego dla pneumatyki Elektromagnesy sterujące prądu stałego lub przemiennego dla hydrauliki Elektromagnesy prądu trójfazowego Elektromagnesy wibracyjne Sprzęgła i hamulce elektromagnetyczne 12