Zkoušení elektromagnetů
Zkoušení elektromagnetů se používá při výzkumu a vývoji elektromagnetických aktuátorů, stejně jako ve výrobních procesech nebo při vstupních kontrolách zboží u zákazníků.
Neexistují žádné mezinárodní normy pro zkoušení elektromagnetů, které by specifikovaly provádění a vyhodnocování charakteristických zkoušek elektromagnetů. Typické zkoušky těchto součástí popisuje německá norma DINVDE 0580. Zkoušky zahrnují také test izolace, měření odporu cívky a test vodivosti.
Co jsou elektromagnetické aktuátory? Zkouška Charakteristická křivka síla-zdvih Charakteristická křivka síla-proud Charakteristická křivka proud-zdvih Zkušební stroje
Co jsou elektromagnetické aktuátory?
Elektromagnetické aktuátory jsou zařízení, která převádějí elektrickou energii na mechanickou. Budicí cívkou elektromagnetu protéká elektrický proud, který vytváří magnetické pole. Tato přitažlivá síla působí na pohyblivé jádro a uvádí ho do mechanického pohybu.
Díky své jednoduché konstrukci a dlouhé životnosti nabízejí elektromagnetické pohony širokou škálu řešení pro různé technické požadavky. Jejich použití sahá od automobilové techniky
a všeobecného strojírenství přes hydraulické a pneumatické řídicí jednotky, přesné strojírenství až po domácí a zdravotnickou techniku.
Mezi klíčové vlastnosti patří vysoká provozní bezpečnost, dlouhá životnost, vysoká účinnost a dobrý poměr objem/výkon. Specifikace pro vývoj elektromagnetických aktuátorů tvoří řada omezení: silové a pohybové chování závislé na aplikaci a podmínkách prostředí (teplota, klima, ochrana proti explozi), napájení (napětí, max. proud) a energetické ztráty (vypínací energie), jakož i dostupný instalační prostor.
Zkoušky elektromagnetických aktuátorů
Elektromagnetické aktuátory se zkoušejí z různých důvodů.
- Zkoušky v oblasti výzkumu a vývoje:
Ve vývojové laboratoři se ověřují vlastnosti (charakteristické křivky) elektromagnetického aktuátoru simulované na počítači pomocí prototypů či sérií vzorků a provádějí se optimalizace, dokud charakteristické hodnoty magnetu nevyhoví požadavkům. Zde se také obvykle definují zkušební parametry a sekvence z důvodů zajištění kvality. - 100% testování, integrované do výroby u výrobců elektromagnetických pohonů:
Ve výrobě musí být standardizovanými testy ověřena kvalita každého výrobního procesu, každé instalované sestavy (např. budicí cívky) a vlastnosti určující kvalitu konečného výrobku. - Vstupní kontrola zboží u zákazníků výrobců solenoidů:
Náhodné zkoušení požadovaných charakteristických hodnot a přejímka vstupních vzorků.
Charakteristický průběh zkoušky síla-zdvih (F/s)
Charakteristická křivka síly a zdvihu (F/s) zajišťuje dosažení jmenovité síly elektromagnetu při zadaném zdvihu a pevném jmenovitém budicím proudu (plus nebo minus tolerance).
Při použití proporcionálních nebo spínacích elektromagnetů se testuje charakteristická křivka síly a zdvihu. Provádí se zkouška funkčnosti elektromagnetických pohonů a obvykle se jedná o závěrečnou zkoušku. Základní funkční vlastnosti lze zjistit z charakteristické křivky. Charakteristická křivka síla-zdvih poskytuje informace o tom, zda pohon vyvíjí požadovanou sílu v rámci svého pracovního rozsahu při pevně stanoveném proudu. Hystereze poskytuje informace o míře tření vyplývající z kvality mechanických částí.
Postup zkoušky
- Součástka se vloží do upínacího přípravku a elektricky se připojí.
- Do budicí cívky je přiveden jmenovitý proud. Kotva se přesune do koncové polohy.
- Zkušební stroj pohybuje trnem rychlostí Vv do předem definovaného předpětí, které určí nulový bod dráhy. Měřicí kanál zdvihu (s) se nastaví na nulu a zapne se záznam měřených hodnot. Během měření se zaznamenávají hodnoty síly, zdvihu a času (případně proudu).
- Poté se kotva stanovenou zkušební rychlostí vytlačí z koncové polohy a zase se vrátí se zpět. Pokud je ve zkušební sekvenci zvolena možnost "Měření zdvihu", pohybuje se kotva v poslední fázi velmi pomalu až na zadní doraz.
- Možností je zvolit různé zkušební zdvihy. Každému zkušebnímu zdvihu je přiřazena velikost budicího proudu, která se automaticky nastavuje pomocí našeho zkušebního softwaru testXpert nebo ji obsluha nastavuje ručně. Obsluha je vedena příslušnými dialogovými okny softwaru.
Charakteristické hodnoty v diagramu síla-proud
Pro referenční hodnoty zdvihu S1 až Sn se určí síly F1 až Fn v obou směrech pohybu kotvy. Pro stanovení hystereze při referenčních hodnotách zdvihu se určí rozdíl dvou sil ležících při stejném referenčním zdvihu. Možností volby je určit největší hysterezi Hmax. v zadaném rozsahu a délku zdvihu.
Nastavením až čtyř tolerančních rozsahů lze nastavit horní a dolní meze charakteristické křivky elektromagnetické síly. To lze využít například pro určení vyhovujícího / nevyhovujícího stavu v procesu kontroly výroby.
Charakteristický průběh zkoušky síla-proud (F/I)
Charakteristická křivka síla-proud poskytuje informace o tom, zda se při stanoveném proudu dosáhne požadované síly při určitém zdvihu.
Charakteristická křivka síla-proud poskytuje informace o tom, zda aktuátor vyvíjí požadovanou sílu v určitém proudovém rozsahu při definované poloze kotvy. Ideální charakteristická křivka je lineární vztah mezi silou a proudem kolem pracovního bodu.
Postup zkoušky
- Součástka se vloží do upínacího přípravku a elektricky se připojí.
- Na budicí cívku je přiveden malý proud, takže se kotva posune do své koncové polohy.
- Zkušební stroj pohybuje trnem rychlostí Vv do předem definovaného předpětí, které určí nulový bod dráhy. Měřicí kanál zdvihu se vynuluje. Vypne se proudový zdroj.
- Zkušební stroj posouvá kotvu nevybuzeného solenoidu do definované pozice. Přitom je aktivní záznam měřených dat. Zaznamenávají se naměřené hodnoty síly, proudu, zdvihu a času.
- Proud se zvyšuje definovanou rychlostí až na jmenovitou intenzitu a stejnou rychlostí se vrací zpět na nulu.
Charakteristické hodnoty v diagramu síla-proud
Pro referenční hodnoty zdvihu I1 až In se určí síly F1 až Fn v obou směrech pohybu kotvy. Pro referenční hodnoty síly F1 až Fn se určí hodnoty proudu I1 až In. Pro stanovení hystereze při referenčních hodnotách elektrického proudu se určí rozdíl dvou sil ležících při stejném referenčním proudu.
Nastavením až čtyř tolerančních rozsahů lze nastavit horní a dolní meze charakteristické křivky elektromagnetické síly. To lze využít například pro určení vyhovujícího / nevyhovujícího stavu v procesu kontroly výroby.
Charakteristická křivka proud-zdvih u zkoušky
Při použití proporcionálních nebo spínacích elektromagnetů se testuje charakteristická křivka proudu a zdvihu. Solenoid, který je napájen daným proudem, tlačí proti přesné pružině s lineární charakteristikou nebo proti závaží a musí vyvinout definované zdvihy.
Související zkušební stroje pro zkoušky solenoidů
- Elektromechanické servopohony jsou vhodné zejména pro integraci solenoidového zkoušení v plně automatizovaných, hybridních a manuálních montážních linkách jako zkušební moduly na začátku nebo na konci řady.
- zwickiLine (jednosloupový přístroj) se používá jako samostatné zkušební zařízení jak v oblasti vývoje, tak v manuálních nebo hybridních montážních linkách.
- AllroundLine je zkušební stroj s dvousloupovým zatěžovacím rámem. Používá se pro vyšší síly při vývoji i výrobě pro testování solenoidů.
Řídicí jednotky elektrického proudu
K ovládání elektromagnetů budicím proudem používá společnost ZwickRoell regulátory pulzní (PWM) nebo stejnosměrné (DC). Ke zkušebnímu systému lze také připojit zákazníkem dodané regulátory proudu nebo řídicí karty se vstupem řídicího napětí a ovládat je pomocí počítače zkušebního stroje.
Řídicí proces obvykle využívá analogový signál (0–10 V), který vychází z I/O modulu. Tento I/O modul může také generovat rampové průběhy proudu. Parametrizace se definuje ve zkušebním softwaru testXpert.
Zkušební software testXpert pro zkoušení elektromagnetů
testXpert vám poskytuje přístup k osvědčenému zkušebnímu softwaru, který usnadňuje provádění a komplexní vyhodnocení charakteristik testů síla-zdvih a síla-proud. Zákazník má libovolný, široký přístup k parametrizaci testovací sekvence, včetně počtu cyklů, pracovního zdvihu, rychlosti, doby prodlevy, blokovací síly, proudu elektromagnetu a horního a dolního tolerančního rozsahu.
Další dodatečné rozšíření nabízí možnosti „Vlastní konfigurace zkušebních fází“. Uživatel může libovolně parametrizovat testovací sekvence.