Sähköisen nostomagneetin magneettivuon tiheyden mittaaminen

Abstract

Opinnäytetyössä esiteltiin ilmiöinä magnetismi ja erityisesti sähkömagnetismi sekä selostettiin sähköisen nostomagneetin magneettivuon tiheyden mittaus. Teoriataustaa sähkömagnetismille tuotiin vahvasti esiin. Työssä käsiteltiin keskeisimmät magnetismin lait sekä sähkömagneetin rakenne. Lämpötilan vaikutus sähkömagneetin toimintaan on esitelty. Tärkeimmät lait, kuten Faradayn ja Gaussin, havainnollistettiin kuvallisesti. Jäännösmagnetismi eli remanenssi on olennainen huomioitava ilmiö sähköisten nostomagneettien sovelluksissa, joten se on käsitelty omana kappaleenaan.

Kokeellisessa osuudessa näennäisteholtaan 10 kVA:n hydraulimagneettigeneraattori (HMG) toimi voimanlähteenä sähköiselle nostomagneetille. Sähköistä nostomagneettia ohjattiin ohjelmallisesti. Ohjelmoitava kortti sijaitsee HMG:n koteloinnissa. Ohjattavia suureita olivat muun muassa virran suuruus ja aika. Magneettivuon tiheyden mittaukset tehtiin ilman kuormaa.

Magneettivuon tiheysmittaukset suoritettiin Hall-ilmiöön perustuvalla mittausanturilla. Anturille valmistetulla yksinkertaisella telineellä varmistettiin, että mittausvälit pysyivät tasaisina ja mittapisteistä saatavat pisteet olivat vertailukelpoisia. Pistejoukolle tehtiin graafinen esitys ja havainnoitiin tietty säännöllinen riippuvuus.

Opinnäytetyössä toteutettu ja esitelty magneettivuon tiheyden mittaus oli osa laajempaa työn tilaajan Dynaset Oy:n tuotekehitysprojektia. Opinnäytetyöhön on sisällytetty magneettivuon tiheyden mittaaminen sekä demagnetointiajan mittaaminen. Pidemmän aikavälin tavoitteena on löytää yrityksen strategiaan sopivin hydraulimagneettigeneraattorin ohjaukseen tarkoitettu tekninen ratkaisu. Tämä tarkoittaa magneetin ohjattavuuden parantamista käsiteltäessä eri geometrian omaavia kappaleita.

Magnetic flux density measurements are performed and reported in the thesis. Electromagnetism was introduced in the thesis. The most important laws of magnetism as well as the structure of the electromagnet were presented. The effect of the temperature on the operation of the electromagnet was described. Residual magnetism, or remanence, had its own paragraph.

10 kVA hydraulic magnet generator (HMG) was used as a power source for an electrical lifting magnet. The quantities to be controlled programmatically were voltage and current. The measurements were made without load.

The magnetic flux density measurements were performed using a measurement sensor based on the Hall phenomenon. A simple rack prepared for the sensor was used to ensure that the measurement intervals remained constant, and the points obtained from the measuring points were comparable. A graph based on the set of points was drawn and analyzed.

The measurement of magnetic flux, implemented and presented in the thesis, is part of a larger product development project for Dynaset Oy. Due to scheduling problems, only the measurement of magnetic flux density and the measurement of demagnetization time have been included in the work. The future goal is to find the most suitable technical solution for the company. This is to make the controllability of the HMG better.