Ongelma sähkömagneetin kanssa

Seuraa 
Viestejä26853
Liittynyt16.3.2005

Tein tuossa sähkömagneetin, jonka tarkoitus on liikutella rautaista toimielintä. Ajattelin, että induktanssin muutoksesta voisi helposti päätellä onko rauta kiinni magneetissa. Mutta en näe minkäänlaista (ainakaan helpolla mitattavaa) muutosta induktanssissa, kun suljen magneettipiirin raudalla. Kyllästyminen ei selitä ilmiötä, koska mitään muutosta ei tapahdu, kun pienennän ilmarakoa asteittain.

Magneettipiiri on tehty kiilateräksesta ja vedetystä akselista (ne ovat kai jokseenkin samaa ainetta), koska mittatarkkoina ne säästävät jyrsintätyötä. Onkohan kiilateräksen magneettisissa ominaisuuksissa jotain outoa, joka selittäisi anomalian? Ne ovat kyllä jonkin verran kovempaa ainetta kuin rakenneteräs. Mittalaitteet olen tsekannut moneen kertaan, ja laskenut induktansseja laskimella. Induktanssin muutoksen pitäisi olla huomattava, 2-5 kertainen.

Mittaan induktanssia syöttämällä magneettia 50 %:n PWM:llä ja mittaamalla sen läpi kulkevan virran vaihtovirtakomponenttia. Käytännössä katsomalla silmämääräisesti virran muotoa oskilloskoopin ruudulta. Jos induktanssi muuttuisi likikään kertoimella kaksi, virran muoto muuttuisi selvästi.

Sivut

Kommentit (18)

ovolo
Seuraa 
Viestejä5370
Liittynyt7.7.2007

Syynä lienee suuret rautahäviöt, eli induktanssin rinnalla on tavallaan induktanssin reaktanssiin verrattuna melko pieniohminen vastus. Teräs myös magnetoituu melkoisesti (Edit: jäännösmagnetismi), joten hystereesistä aiheutuvat häviöt lienee suuret.

Edit II:
Häviöiden suuruudesta pääset selville mittaamalla virran ja jännitteen välistä vaihesiirtoa.

ovolo
Seuraa 
Viestejä5370
Liittynyt7.7.2007

Olisko parempi ratkaisu, että mittaat Hall-elementillä sopivasta paikkaa magneettivuon tiheyttä?

Edit:
Esim. siitä magneetin ilmaraosta. Ilmaraossa vuon tiheys pienenee, kun tarttuvan raudan magneettipiiri shunttaa magneettivuota ohi ilmaraon...

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26853
Liittynyt16.3.2005

Voi olla, että joudun laittamaan jonkin ulkoisen anturin. Joko Hallin tai sitten optisen. Ehkä kuitenkin kokeilen vielä pehmeällä raudalla tuota induktanssihommaa.

ovolo
Seuraa 
Viestejä5370
Liittynyt7.7.2007
Neutroni
Voi olla, että joudun laittamaan jonkin ulkoisen anturin. Joko Hallin tai sitten optisen. Ehkä kuitenkin kokeilen vielä pehmeällä raudalla tuota induktanssihommaa.

Saattais onnistua sillä tavalla, että mittaat vain +90 astetta vaihesiirrossa olevaa virtaa verrattuna jännitteeseen, eli pitäis rakentaa sellainen mittausikkuna, joka avatuu +90 asteen paikkeilla verrattuna jännitteeseen.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26853
Liittynyt16.3.2005
ovolo

Saattais onnistua sillä tavalla, että mittaat vain +90 astetta vaihesiirrossa olevaa virtaa verrattuna jännitteeseen, eli pitäis rakentaa sellainen mittausikkuna, joka avatuu +90 asteen paikkeilla verrattuna jännitteeseen.

Ehkä kokeilen tuotakin, niin voisi välttyä erillisiltä antureilta. Tällä analogiaelektroniikan tuntemuksella pitää varmaan valjastaa hommaan AD-muuntimellinen mikrokontrolleri ja laskea Fourier-muunnoksia ja vaihekulmia.

Kiitoksia neuvoista. Yritän tässä lähipäivinä saada edistystä asiaan. Homma tuntuu menevän sen verran konstikkaaksi, että ensiksi pitäisi paikantaa opiskeluaikainen signaalinkäsittelytekniikan kirja.

Vierailija
Neutroni
Tein tuossa sähkömagneetin, jonka tarkoitus on liikutella rautaista toimielintä. Ajattelin, että induktanssin muutoksesta voisi helposti päätellä onko rauta kiinni magneetissa. Mutta en näe minkäänlaista (ainakaan helpolla mitattavaa) muutosta induktanssissa, kun suljen magneettipiirin raudalla. Kyllästyminen ei selitä ilmiötä, koska mitään muutosta ei tapahdu, kun pienennän ilmarakoa asteittain... napks
Olisko tuosta apua http://www.mkh-press.fi/lift.php Tuotantolaitos tuossa viiden kilometrin päässä Jämsänkosken Myllymäessä. Toimii akulla, ja kiinnipitotehoa löytyy...

Tuolla sivulla on myös esittelyvideo MKH Lift nostomagneetista. Pitäiskö kähveltää piirustukset

Paul M
Seuraa 
Viestejä8560
Liittynyt16.3.2005

Lieneekö mahdollista, että rautojen magneettijohtavuus on aivan mitätön? Lähes ilman luokkaa. Tällöin ainakin tapahtuu noin. Ei magneetti myöskään toimi kovin häävisti tuolloin.

Koeta siihen jotain aivan varmasti kunnollista magneettimateriaalia, jotta pääset mittausdynamiikasta selville.

Minä mittaisin induktanssin pulssivasteella eli hiukan virtaa siihen ja se sitten puretaan kondensaattoriin. Värähtelyn taajuudella ja konkan arvolla saa tarkan arvon induktanssille. Muutama jakso siitä jää kyllä muistiskooppiin helposti. Samalla näkee piirin hyvyydestä jotain.

Hiirimeluexpertti. Majoneesitehtailija. Luonnontieteet: Maailman suurin uskonto. Avatar on halkaistu tykin kuula

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26853
Liittynyt16.3.2005
Paul M
Lieneekö mahdollista, että rautojen magneettijohtavuus on aivan mitätön? Lähes ilman luokkaa. Tällöin ainakin tapahtuu noin. Ei magneetti myöskään toimi kovin häävisti tuolloin.



En minä tiedä kiilateräksen permeabiliteettiä. Kyllä se kuitenkin sähkömagneettina toimii. Ihan kivasti se raudanpalaan tarttuu. Ongelmat ovat pikemminkin suuremmilla taajuuksilla.

Koeta siihen jotain aivan varmasti kunnollista magneettimateriaalia, jotta pääset mittausdynamiikasta selville.



En sitten tiedä, toimisiko rakenneteräs paremmin. Kovin eksoottisia materiaaleja en ala metsästää. Ennemmin sitten taivun ylivoiman edessä ja panen optisen anturin.

Minä mittaisin induktanssin pulssivasteella eli hiukan virtaa siihen ja se sitten puretaan kondensaattoriin. Värähtelyn taajuudella ja konkan arvolla saa tarkan arvon induktanssille. Muutama jakso siitä jää kyllä muistiskooppiin helposti. Samalla näkee piirin hyvyydestä jotain.

Hyvyys ei ole erityisen hyvä, koska virran säästämiseksi kelassa on paljon ohutta lankaa. Tuossa on sellainenkin pieni ongelma, ettei minulla ole muistiskooppia, ainoastaan perusmalli.

David
Seuraa 
Viestejä8875
Liittynyt25.8.2005

Jos ymmärsin oikein, niin se rautainen toimielin on sen sähkömagneetin sydänosan jatkeena. Ei kait se silloin juurikaan muuta sitä induktanssia, joka pääosin määräytyy sen sydänosan magneettivuon mukaan.

Jos sydänosassa olisi jousikuormitettu siten, että se pääsee liikkumaan pituussuunnassa kosketuksen jälkeen (ilmatila korvautuu metallilla ontelossa), niin siiloin induktanssin muutos pitäisi havaita.

Samalla kosketuksesta tulisi jouhevampi, tämä tosin vaatii sitten taas ehkä enemmän tilaa ja suurempia liikeratoja (tai ainakin ohjareita).

Tuli muuten mieleen, voisiko tuossa vikavirtasuojaan perustuvaa tekniikkaa käyttää jotenkin näppärästi.

ovolo
Seuraa 
Viestejä5370
Liittynyt7.7.2007

David:

Jos ymmärsin oikein, niin se rautainen toimielin on sen sähkömagneetin sydänosan jatkeena. Ei kait se silloin juurikaan muuta sitä induktanssia, joka pääosin määräytyy sen sydänosan magneettivuon mukaan.

Jos se on jonkinlainen nostomagneetti, se on esim. hevosenkenkämuotoa, jolloin magneettipiiri on avoin ja pitkä ilmaväli, kun siinä ei ole kuormaa. Kuorma oikosulkee magneettisesti ilmavälin, jolloin induktanssi muuttuu melkoisesti, sekä magneettivuo suurenee samalla.

Ongelmana tuossa on, että kiinteässä, ei seostetussa raudassa on isot rautahäviöt, jolloin kelan reaktanssi "hukkuu" sen rinnalla olevaan resistiiviseen häviövastukseen ja induktanssin muutosta on vaikeampi mitata.

Toimiva konsti olisi, että nostomagneetti tehdään pinoamalla se toisistaan eristetyistä muuntajapeltilevyistä jotka pultataan (tai hitsataan reunoista) yhteen, jolloin rauta- ja pyörrevirtahäviöt saadaan pieneksi ja induktanssin muutos varmasti näkyy.

Vierailija
David

Tuli muuten mieleen, voisiko tuossa vikavirtasuojaan perustuvaa tekniikkaa käyttää jotenkin näppärästi.

Magneettivuon pitäisi luultavasti voimistua merkittävästi, että paluuvirta olisi hetkellisesti pienempi. Ei varmaan yllä ainakaan vakiomallisten 30mA:n erotuksiin.

Vierailija

Tämä on ihan oletus, mutta luulisin että hakkurin pitää olla lähemmäs 1MHz, jotta induktiivisen reaktanssin muutos alkaisi näkyä, eli olisi esim 5% resistanssista.

Jokunen kilohertsi on käytännössä tasavirtaa.

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat