Technische Erläuterung: Stoβende und ziehende Elektromagnete

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NAFSA
S
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Technische Erläuterung: Stoβende und ziehende Elektromagnete
Jedes Produkt, das bei NAFSA hergestellt wird, erfüllt die Anforderungen der europäischen Richtlinie
2006/95/CEE in Bezug auf elektrische Verbraucher und bestimmter Spannungsgrenzen.
Die Produkte entsprechen den folgenden Normen: DIN VDE0580, UNE-EN 60204-1, NFC79300
Grundbegriffe
Spannung, Strom und Leistung
Kraft
Nennspannung (Un):
Dieses ist die zum Betrieb vorgesehene Betriebsspannung. Eine Spannungstoleranz von +5% und
-10% ist zugelassen.
Magnetkraft (Fm):
Dieses ist die Kraft, die der Magnet entwickelt und
die in Hubrichtung gemessen wird.
Effektivkraft (Fh):
Dieses ist die Magnetkraft (Fm), die man nach dem
Addieren oder Subtrahieren des Ankergewichts und
der Federkraft erhält.
Haltekraft:
Dies ist die Kraft, die man am Ende der
Hubbewegung, also in der Endlage, erhält.
Remanenzkraft:
Dieses ist die nach dem Abschalten des Stromes
noch wirkende Haltekraft.
Rückstellkraft:
Die Kraft, die nach dem Ausschalten der Bestromung
benötigt wird, den Anker wieder in die Anfangslage
zurückzustellen.
Hub
Hub (s):
Der Weg, den der Anker von der Anfangslage zu
seiner Endlage zurücklegt.
Anfangslage (s1):
Die Position, in welcher der Anker seinen Hub beginnt
und in welche er wieder nach der
Rückwärtsbewegung zurückkehrt.
Endlage (s0):
Dieses ist die Position, die der Anker am Ende seines
Hubes erreicht, also den Hub bei 0 mm.
Charakteristische Kraft-Weg-Kennlinie:
Diese Kennlinien zeigen den Zusammenhang
zwischen der Magnetkraft und dem Ankerweg. Man
kann 3 charakteristische Kennlinien in Richtung
Endlage (s0) unterscheiden.
F
S1
Kraft "Fm"
1- Ansteigende Kurve: geeignet um gegen eine Feder zu
arbeiten
2- Horizontale Kurve: geeignet um gegen konstante Kräfte
zu arbeiten
3- Abfallende Kurve: nur auf Anfrage
N A F NS A
AF S A
Maximale
55ºC.
Raum-Arbeitstemperatur:
Schutzvorkehrungen:
Alle Materialoberflächen sind galvanotechnisch
gegen Korrosion entsprechend der UNE-EN 12329
Norm geschützt. Weiterhin sind die Magnete
gegen Eindringen von Festkörpern, Staub,
zufälliges Berühren und Wasser nach der CEIIEC 60529 Norm (IP Code) geschützt.
Schutz gegen Eindringen von Fremdkörpern wie
Staub, unbeabsichtigtes Berühren oder Wasser
- CEI-IEC 60529 (IP Schutzarten) Normen.
Angaben
IP Schutzart Bestimmung gemäß EN 60529 Norm.
Schutzarten werden durch entsprechende Gehäuse
erbracht
IP
2
3
Kennbuchstaben
(internationale Schutznorm)
Erste Ziffer
Berührungs-und Fremdkörperschutzgrad
(Ziffer 0 bis 6)
Hinweis: Je höher die Ziffern sind, desto höher ist
der Schutzgrad
2
1
Hub "s"
Nennleistung (Pn):
Die Nennleistung ist die Leistung, die die Spule
bei 20ºC (Spulentemperatur) aufnimmt. Diese
wird durch die Multiplikation der Nennspannung
(Un) mit dem Nennstrom (In) berechnet.
Zweite Ziffer
Wasserschutzgrad (Ziffer 0 bis 8)
(Ziffer 0 bis 8)
3
S0
Nennstrom (In):
Dieses ist der Nennstrom, der durch den Magnet
bei einer Temperatur von 20ºC flieβt. Den Strom
in Ampere erhält man, indem die Leistung (W),
die im Datenblatt angegeben ist, durch die
Nennspannung (Un) dividiert.
Auf Anfrage: Wir können unsere Produkte auf
verschiedene Schutzarten anpassen, wie es im
Datenblatt angegeben ist.
Revision: 1/2012
Electroimanes de accionamiento NAFSA S.L. -(www.nafsa.es) -Phone: +34 94 453 10 61-Fax: +34 94 625 01 51 -E-mail: [email protected]
1.1
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NAFSA
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Technische Erläuterung: Stoβ- und Zugmagnete
Betriebsarten
Zykluszeiten
Temperatur (ºC)
Leistungsschalter
geschlossen
Leistungsschalter
geöffnet
Leistung
Dauerbetrieb:
Die Einschaltdauer des Magneten ist so lang, dass
die Beharrungstemperatur erreicht wird. Für diese
Betriebsart müssen Magnete mit einer rel.
Einschaltdauer von 100% ED ausgewählt werden.
Zeit
bestromt
unbestromt
Zykluszeit
Zeit (t)
Strom eingeschaltet:
Zeitdauer zwischen Ein- und Ausschalten.
Aussetzbetrieb:
In dieser Betriebsart wechseln die Ein- und
Ausschaltzeiten nach einem gleichmäβigen oder
unregelmäβigen Muster. Die Auszeit ist so kurz, dass
der Magnet nicht auf die Bezugstemperatur abkühlen
kann.
Strom ausgeschaltet:
Zeitdauer zwischen Aus- und Einschalten.
Spieldauer:
Summe der Zeit, bei der der Strom ein- und
ausgeschaltet ist .
Temperatur (ºC)
Programmzeit:
1 oder mehrere, wiederholende Zyklen.
Arbeitszyklus:
Die Bewegung, die der Anker von der Anfangslage
(S1) zur Endlage (S0) und wieder zurück macht.
Zyklenzahl:
Anzahl der Arbeitszyklen.
Zeit (t)
Zyklenfrequenz:
Entspricht der Einschaltdauer pro Stunde.
Temperatur (ºC)
Relative Einschaltdauer (ED%):
Das Ergebnis aus Einschaltdauer dividiert durch die
Spieldauer x 100.
Kurzzeitbetrieb:
Die Einschaltdauer ist so kurz, dass der Magnet seine
Beharrungstemperatur nicht erreicht. Die Ausschaltzeit
ist lang genug, dass der Magnet abkühlen und die
Raumtemperatur erreicht.
Zeit (t)
Wie erhält man die Einschaltdauer (ED%):
ED% =
Einschaltdauer
Einschaltdauer+Ausschaltdauer
x100 =
Example: Zeit unter Spannung : 1 Sekunden ;
ED% =
NAFSA
Einschaltdauer
Spieldauer
Zeit ohne Spannung: : 4 Sekunden
1
x 100 = 20% Es wird empfohlen eine höhere Einschaltdauer zu wählen, als die errechnete,
1+4
um Überhitzung zu vermeiden. Abhängig von der benötigten Kraft können
verschiedene Einschaltdauern gewählt werden, wie ED% 25%, 40% oder
100%.
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1.2
Technische Erläuterung: Stoβ- und Zugmagnete
Temperatur und Isolierstoffklasse
Isolierstoffklasse:
Durch die thermische Beständigkeit der verbauten
Elektromagnet-Materialien ist die maximale
Betriebstemperatur vorgegeben. Im Allgemeinen wird
die Isolierstoffklasse B (130 ºC) verwendet. Eine
Abweichung von 5 Kelvin bei der Referenztemperatur
ist zugelassen. Auf Anfrage kann auch mit der
Isolierstoffklasse F und sogar H gefertigt werden.
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NAFSA
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Heiβpunktdifferenz DV34 (ºC):
Unterschied zwischen der mittleren und der höchsten
Wicklungstemperatur.
Temperaturgrafik: Die Temperaturen sind in ºC und die
Temperaturdifferenzen in K=5ºC.
Isolierstoffklassen
Isolierstoffklasse
Y
A
E
B
F
H
C
Bezugstemperatur (K)
Grenztemperatur bei Raumtemperatur:
(Cº)
35 °C
90
105
120
130
155
180
200
50
65
80
90
115
140
>200
Bezugstemperatur V11 (ºC):
Dies ist die konstante Magnettemperatur ohne
Bestromung. Manchmal kann sie unterschiedlich zu
V13 sein.
Untere Grenztemperatur V12 (ºC):
Die niedrigste zulässige Temperatur für einen richtig
funktionierenden Elektromagnet.
Umgebungstemperatur V13 (ºC):
Durchschnitts-Temperatur der Magnetumgebung.
Obere Umgebungstemperatur V14 (ºC):
Die obere zugelassene Raumtemperatur für einen richtig
funktionierenden Elektromagnet.
Raumtemperaturerhöhung DV15 (ºC):
Dies ist der Unterschied zwischen oberer
Umgebungstemperatur V14 und der unteren
Raumtemperatur V15.
Anfangstemperatur beim Beginn der Messung V16 (ºC):
Raumtemperatur beim Beginn der Bestromung.
Obere Grenztemperatur V21 (ºC):
Höchste zulässige Temperatur eines Elektromagneten.
Grenztemperaturbereich DV22 (ºC):
Differenz zwischen V21 und V12.
Beharrungstemperatur V23 (ºC):
Die Magnettemperatur, die sich bei Gleichheit zwischen
zugeführter und abgeführter Wärme einstellt.
Obere Grenztemperatur V21 (ºC):
Höchste zulässige Temperatur des Magneten.
Übertemperatur DV31 (ºC):
Unterschied zwischen der Temperatur des Magneten
(Spule) und der Umgebungstemperatur V13 (siehe
Temperaturerhöhung).
Beharrungsübertemperatur DV32 (ºC):
Differenz zwischen Beharrungstemperatur V23 und
Umgebungstemperatur V13.
Grenzübertemperatur ∆V33 (ºC):
Zulässiger Höchstwert bei
NAFSA
Einschaltzeitpunkt
Anmerkung: Es muss berücksichtigt werden, dass der Elektromagnet
seine Beharrungstemperatur erreicht hat, wenn die Temperatur sich
in 60 Minuten nur um 1 K ändert, es sei denn, dass der Kunde etwas
anderes fordert.
Nennbetriebsbedingungen
Raumtemperatur:
Die Raumtemperatur muss gleich oder kleiner 40ºC
sein und der Mittelwert während 24h darf nicht höher
sein als 35ºC. Weiterhin darf die Temperatur nicht unter
-5ºC sein.
Aufstellhöhe:
Die maximale Aufstellhöhe darf nicht höher als 1000
m über N. N. sein.
Umgebungsbedingungen:
Die Elektromagnete von NAFSA müssen vor
Umgebungseinflüβen, die viel Staub, Dreck, korrosive
Gase, Dampf, Salznebel, etc...enthalten, geschützt
werden.
Relative Luftfeuchte:
Die relative Luftfeuchte der Umgebung muss unter
50% bei 40ºC liegen. Bei tieferen Temperaturen kann
eine höhere Luftfeuchte zugelassen werden, z.B. 90%
bei 20ºC. Gelegentliche Kondensation in der Umgebung
muss vermieden werden.
Oberflächenschutz gegen Korrosion:
Die Beschichtungen, die bei NAFSA eingesetzt werden,
können zwischen 25 und 400 Stunden in der
Salzsprühkammer widerstehen.
Verzinkte Magnete (widerstehen bis zu 200 Stunden
in der Salzsprühkammer) werden bei den Serien ER,
ERC, ECM. ERD, RBS, ECI sowie Haftmagneten
eingesetzt.
Magnete, die durch Kataphorese oder Geomet
beschichtet sind (widerstehen bis zu 400 Stunden in
der Salzsprühkammer) werden bei den Serien ECH
CU, ECR eingesetzt.
Auf Anfrage können wir andere Beschichtungen
anbieten, gemäß den Erfordernissen für jede
Anwendung.
Besondere Arbeitsbedingungen:
Falls normale Betriebsbedingungen nicht angenommen
werden können, so können spezielle Lösungen wie
stärkere Isolation, Spezialanstrich, Spezialschutz, etc.
angeboten werden. Die maximal zulässige Temperatur
hängt von der Isolierstoffklasse der Spule ab.
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1.3
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NAFSA
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Technische Erläuterung: Haftmagnete
Jedes Produkt, das bei NAFSA hergestellt wird, erfüllt die Anforderungen der europäischen Richtlinie 2006/95/CEE
in Bezug auf elektrische Verbraucher und bestimmter Spannungsgrenzen.
Die Produkte entsprechen den folgenden Normen: DIN VDE 0580, UNE-EN 60204-1 und NFC79300
Haftmagnet Serie
Permanent-Elektrohaftmagnete mit eingebautem Permanentmagnet:
Das Anziehen und Halten von ferromagnetischen Lasten wird durch Permanentmagnete gemacht, die im
Magnet eingebaut sind. Er besitzt keinen Anker und sein magnetischer Kreis ist offen. Getrennt von den
Permanentmagneten ist die Spule eingebaut. Wenn diese bestromt wird, neutralisiert sie einen Teil des
Magnetfeldes, so dass die Last abgelöst werden kann. Wenn die Bestromung der Spule endet, erhält der
Haftmagnet wieder seine volle Anfangskraft.
Elektrohaftmagnete:
Das Anziehen und Halten von ferromagnetischen Lasten wird durch die Magnetspule, wenn sie eingeschaltet
wird, erzeugt. Der Elektrohaftmagnet besitzt keinen Anker und sein magnetischer Kreis ist offen. Wird die Spule
abgeschaltet, fällt die Last herunter.
Grundbegriffe
Ferromagnetismus:
Magnetische Eigenschaft des Materials mit einer
Permeabilität mit mr>>1.
Magnetische Pole: (Nord =N) (Süd =S).
Haftflächen: Flächen, an denen die ferromagnetischen
Lasten gehalten werden und wo die magnetischen
Feldlinien (F) hinein- und hinausgehen.
Haftkraft (Fm):
Die Kraft senkrecht zur Haftfläche, die benötigt wird,
die angezogene Last zu lösen.
Sie wird in den Datenblättern angegeben und sie gilt
für die gesamte Kontaktfläche.
Querkraft (FL):
Dies ist die parallele Kraft, die benötigt wird, die Last
zu lösen.
Diese Kraft hängt von der Oberfläche der
angezogenen Last ab. Die Kraft (FL) kann zwischen
20% und 35% der Haftkraft (F m ) betragen.
Luftspalt (dL):
Dies ist der mittlere Abstand zwischen der Haftfläche
des Haftmagneten und der ferromagnetischen
Oberfläche der Last.
Die Form und die Oberflächenrauheit dieser beiden
Oberflächen und dem nicht-magnetischem Material
wie die galvanisierte Oberfläche, Staub
usw...dazwischen, bestimmen seine Gröβe.
Nennspannung (Un):
Die Spannung, für die die Haftmagnetspule ausgelegt
wurde.
Relative Einschaltdauer (ED%):
Des Ergebnis aus Einschaltdauer dividiert durch die
Spieldauer x 100. Standard-Haftmagnete sind für
eine Einschaltdauer von 100% ausgelegt.
Remanenz (Br):
Dies ist die Kraft, mit der der Elektromagnet
ferromagnetische Lasten nach dem Ausschalten des
Magnetfeldes noch hält. Sie ist ungefähr 5% von Fm
und abhängig von der Last (Gröβe,
Oberflächenrauheit, Material, usw...)
U m p o l e n d e r Ve r s o r g u n g s s p a n n u n g :
Um den remanenten Magnetismus der Haftfläche in
einem elektromagnetischen Haftmagnet
wegzubekommen, muss nach dem Abschalten der
Versorgungsspannung kurzzeitig eine umgekehrte
Polarität und in bestimmter Gröβe an die
Ve r s o r g u n g s a n s c h l ü s s e g e l e g t w e r d e n .
Nennleistungsaufnahme (Pn):
Diese benötigt jeder Elektromagnet.
Heiβe Oberfläche:
Die Temperatur von Haftmagneten steigt über die
festgelegte Zimmertemperatur infolge der
Leistungsaufnahme hinaus. Falls nichts dazu
aufgeführt wurde, beträgt die Bezugstemperatur
35ºC. .
Isolierstoffklasse des Materials:
Es besteht ein Zusammenhang zwischen der
Spulenisolation und der Wärmebeständigkeit des
Spulenkörpers. Normalerweise werden Materialien
für die Isolierstoffklasse B (130ºC) verwendet.
Maximale Arbeitsraumtemperatur:
55ºC.
Oberflächenschutz:
Die Produkte haben einen galvanischen
Oberflächenschutz gegen Korrosion nach UNE-EN
12329 Norm. Es besteht ein Schutz gegen Eindringen
von Staub, Berührschutz und Wasser nach CEI-IEC
60529 (IP Code) Norm.
So erhält man die Einschaltdauer (ED%):
ED% =
Einschaltdauer
Einschaltdauer + Ausschaltdauer
x100 =
Einschaltdauer
Spieldauer
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1.4
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NAFSA
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Technische Erläuterung: Haftmagnete.
Abbildung 1
Fm
Feldlinien
Last
Haftseite
dL
FL
N
S
Magnetkreis offen
N
S
N
N
N - S Magnetpole
dL
Luftspalt
Fm
Haftkraft
FL
Querabzugskraft
D
Optimale Dicke der Last
(des zu haltenden Stücks)
F
Magnetischer Fluss
Magnetkreis durch Last
geschlossen
Magnetischer Fluss F:
Alle Haftmagnete erzeugen auf der Oberfläche, des
zu haltenden Stücks ein Magnetfeld zwischen Nordund Südpolen.
Befindet sich das zu haltende Stück (Last) in der
Nähe so ist der Magnetkreis geschlossen und der
magnetische Fluss steigt an.
Die Zahl der Feldlinien pro cm2, die die Oberfläche
senkrecht schneiden ist die Flussdichte, die man
magnetische Induktion B nennt.
Eingesetztes Material:
Das Material, das in der Elektromagnet-Produktion
eingesetzt wird, ist Weicheisen mit hoher
magnetischer Permeabilität. Interne Strukturen und
Zusammensetzungen variieren, da sie aus
verschiedenen Materialien zusammengesetzt sind.
Karbon-Verunreinigungen, Chrom, Nickel, Mangan,
Molybdän, Kupfer, Blei, usw. reduzieren die
magnetische Leitfähigkeit. Je stärker die Härtung,
desto schlechter wird die Leitfähigkeit sein.
Zu haltendes Stück und Kontaktfläche:
Die Kontaktfläche zwischen Elektromagnet und dem
zu haltenden Stück ist die Haftfläche.
Die Haftkraft auf der Haftfläche ist konstant.
Das zu haltende Stück bestimmt die maximale
Haftkraft (Fm). Sie ist abhängig von der Gröβe und
der Dicke seiner Kontaktfläche.
Magnetisierungskennlinien von verschiedenen Materialien.
Abbildung 2
Armco Telar 57 (Reinesen)
S235JR (unlegierter Baustahl ST37)
E335 (warmgewalzter, unlegierter Baustahl St60)
Gussstahl
schmiedbares Gusseisen
Gusseisen
MnCr-legierter Einsatzstahl
Für eine Feldstärke H, die vom Magnet oder einer
Spule bestimmt wird, hängt die Induktion, die erreicht
werden kann vom jeweiligen Materialtyp durch die
Funktion, B=f(H) ab. siehe Abbildung 2.
2
Magnetfeld und Feldlinienverlauf hängen von der
Dicke des zu haltenden Teils ab.
B (Tesla)
Im selben Elektromagneten können die Haftkräfte
durch die magnetischen Materialeigenschaften
variieren. Unter anderem bestimmt die
Sättigungsinduktion des Materials die maximale
Haftkraft.
1
0
0
50
H (A/cm)
100
150
H= Magnetische Feldstärke (A/cm)
B= Induktion (Tesla)
Teildicke 0,2mm
Teildicke 10mm
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1.5