Крановые магниты, перегрев?

На производстве установлены разные типы крановых DC магнитов (перегрузка металлолома, склады, подъемы заготовок и т.п.),
один магнит сгорел, забыли выключить, магнит проработал включенным всю ночь и от перегрева сгорел.
Вопрос, какое стандартное решение (если оно есть) можно применить для разных типов крановых магнитов, для предотвращения перегрева магнитов (или хотя бы индикации перегрева)?
Понятно, что система должна только индицировать перегрев, и не в коем случае не участвовать в отключении магнита,
например, реле времени, если магнит включен больше 30 минут – лампа или сирена…и т.п.
Какое стандартное решение для этих целей?

Сообщение **ASUTP_PLC** » 12 май 2018, 10:57

Насчет того что оно стандартное - тогда было б от завода. Обычный термоконтакт, как на обмотках двигателей. Нагрелся больше 85 градусов - разомкнулся контакт.
Потом странно что у вас постоянного тока магнит. У нас на кранах магниты тоже постоянного тока, но они с импульсным питанием, они не включены все время. Намагнитили заготовку, прилипла заготовка. А тока нет в электромагните.
Может все ж таки электромагниты переменного тока? Они работают и держат всегда пока есть ток.

ASUTP_PLC писал(а): ↑12 май 2018, 10:57 Обычный термоконтакт, как на обмотках двигателей. Нагрелся больше 85 градусов - разомкнулся контакт.

я тоже думал об этом, а как думаете можно самому такой датчик встроить в магнит? если по факту его нет? правда для этого потребуется прокладывать еще кабель...

ASUTP_PLC писал(а): ↑12 май 2018, 10:57 Потом странно что у вас постоянного тока магнит.

да у нас магниты постоянно под DC напряжением (не импульсные), фото схемы в прикреплении...
для управления магнитом используется контроллер S7-200.

сейчас думаю, что самое простое решение, поставить реле времени, если магнит включен больше 30минут, то пусть "гудит" сирена или лампа на кабине...чтобы операторы, электрики или сторожа обратили на это внимание, как думаете по поводу реле времени???

в интернете есть такая фраза
Обмотка электромагнитов рассчитана на работу в повторно-кратковременном режиме с продолжительностью включения (ПВ) 50% при продолжительности цикла не более 10 мин.
Если, относительная продолжительность включения будет больше 50%, необходимо снизить напряжение на зажимах электромагнита для предупреждения перегрева обмотки.

получается что если магнит под напряжением более 30 минут, то это уже не нормально? реле времени самое простое решение?

Сообщение **ASUTP_PLC** » 12 май 2018, 11:29

Магнит должен от производителя рассчитан на работу более 30 минут, если такие работы проводятся по регламенту и оно того требует. Реле времени если будет рубить питание - есть вероятность что
захват груза может технологически не должен отпускаться, если готовности нет - заготовка в воздухе, инженера делают приготовления к примеру для фиксации. А тут упс, сработало реле времени и швах... ловите болванку, чтоб электромагнит не сгорел.
Значит нужна информация о минимально удерживающем токе. А это целый НИОКР.
Технологически можно подготовить в схеме отдельный источник на определенный вольтаж. Как время подходит - переключается на него.
Только если полярность попутать, или ток не выдержать - результатом будет потеря груза и кое-какие риски. Возможно с жертвами.

ASUTP_PLC писал(а): ↑12 май 2018, 11:29 Реле времени если будет рубить питание - есть вероятность что

не......

реле времени только для сигнализации (звуковая или световая), никакого отключения конечно не будет!!!
задача, чтобы люди (операторы, электрики или даже сторожа) обратили внимание что магнитные краны остались под напряжением (если их случайно забудут выключить, уходя со смены)

Сообщение **ASUTP_PLC** » 12 май 2018, 11:36

Датчик тока отстроенный на порог тока магнита, с запасом. К нему реле - ODT. На полчаса. Реле включает сирену + люстру индикации.
Кстати электромагниты отвратительно себя ведут если питание завышено. Любят гореть.

ASUTP_PLC писал(а): ↑12 май 2018, 11:36 Датчик тока отстроенный на порог тока магнита, с запасом.

была и такая мысль....но думаю просто завести доп.сигнал с контактора на выпрямитель...
чтобы не ставить шунт и т.п.

Сообщение **ASUTP_PLC** » 12 май 2018, 14:22

Раз контроллер стоит, задайте ему задачу, считать время сколько замкнут контакт. Потом преобразование - секунды => минуты.
Одно сравнение, больше 30 и все - сигнал на сирену. Нужен один DI на допконтакт, один DO на сирену.

ASUTP_PLC писал(а): ↑12 май 2018, 14:22 Раз контроллер стоит, задайте ему задачу, считать время сколько замкнут контакт. Потом преобразование - секунды => минуты.
Одно сравнение, больше 30 и все - сигнал на сирену. Нужен один DI на допконтакт, один DO на сирену.

на том кране где есть контроллер это уже сделано, но есть много других кранов где нет контроллера,
вот и хотелось бы однотипное решение для всех кранов
пока рассматриваю два варианта (которые не исключают друг друга)
1. доп. контакт с контактора о включении магнита на реле времени, уставка 10-30 минут на включение реле, к реле подключаем звуковую и световую сигнализацию (защита от "забывания" выключить магнит перед уходом).
2. тепловая защита магнита - установка датчиков в магнит (на некоторых кранах к одному выпрямителю подключены несколько магнитов, чтобы поднимать длинные заготовки), датчики или дискретные PTC (правда не понятно на какую температуру их выбирать на 120C) или аналоговые (чтобы можно было гибко настраивать диапазон срабатывания), но тут проблема установки такого датчика в магнит, как думаете реально в магнит установить такой датчик?

Отправлено спустя 2 часа 20 минут 9 секунд:
интересно существуют ли готовые блоки для защиты катушек DC магнитов от перегрева?

если например, выпрямитель уже есть..
можно ли доставить какой-нибудь блок управления (например, считывать ток с шунта) который сможет защитить магнит?

Коэффициент использования заявлен 50%, значит, просто получасовой таймер не спасёт. Теоретически может сложиться ситуация, когда магнит, отработав полчаса и отдохнув минуту, может быть включен повторно и забыт, и суммарно часа вполне хватит для сгорания.
Теоретически температура обмотки может быть определена по сопротивлению. Ведь у меди есть ТКС, т.е. обмотка представляет из себя термометр сопротивления. Для этого потребуются датчики напряжения и тока и контроллер с двумя аналоговыми входами для вычисления сопротивления.

Универсал писал(а): ↑12 май 2018, 17:57 Теоретически температура обмотки может быть определена по сопротивлению. Ведь у меди есть ТКС, т.е. обмотка представляет из себя термометр сопротивления. Для этого потребуются датчики напряжения и тока и контроллер с двумя аналоговыми входами для вычисления сопротивления.

была и такая мысль...теоретически вроде бы красиво получается, а на практике интересно насколько живучая схема

в интернете нашел пару приводов для магнитов, в описание которых есть такие функции:

...в данном преобразователе реализована защита катушки электромагнита от перегрева...
Таким образом, благодаря реализации защиты катушки электромагнита от перегрева при правильно заданных параметрах полностью исключается возможность выхода из строя грузоподъемного электромагнита по указанной выше причине....
http://dimalmag.ru/last-workings-out.html

по идее они это делают только имея ток и напряжение..

Сообщение **Looker** » 12 май 2018, 22:12

hardwareprojectspro писал(а): ↑12 май 2018, 17:03PTC (правда не понятно на какую температуру их выбирать на 120C) или аналоговые (чтобы можно было гибко настраивать диапазон срабатывания), но тут проблема установки такого датчика в магнит, как думаете реально в магнит установить такой датчик?

PTC, как правило, встраивают в обмотки. Выбор температуры зависит от изоляции.
С реле времени - подумай про два реле времени, чтобы не было:

Универсал писал(а): ↑12 май 2018, 17:57Теоретически может сложиться ситуация, когда магнит, отработав полчаса и отдохнув минуту, может быть включен повторно и забыт

1-е реле - сигнализация превышения времени.
2-е реле - гарантировать паузу перед повторным включением.

Looker писал(а): ↑12 май 2018, 22:12 1-е реле - сигнализация превышения времени.
2-е реле - гарантировать паузу перед повторным включением.

рассматриваем только сигнализацию перегрева ...никакого управления...
да и если магнит грузит горячий металл то эти реле не покажут эту температуру...

Сообщение **Looker** » 12 май 2018, 22:33

hardwareprojectspro писал(а): ↑12 май 2018, 22:15
Looker писал(а): ↑12 май 2018, 22:12 1-е реле - сигнализация превышения времени.
2-е реле - гарантировать паузу перед повторным включением.
рассматриваем только сигнализацию перегрева ...никакого управления...
да и если магнит грузит горячий металл то эти реле не покажут эту температуру...

Реле времени не имеют прямого отношения к температуре - напоминание для забывчивых, второе чтобы гарантировать паузу между включениями, но это уже к части управления, но можно просто показывать: "Не стоит включать - подожди".
Два реле времени в одном корпусе.

hardwareprojectspro писал(а): ↑12 май 2018, 21:13 по идее они это делают только имея ток и напряжение..

Тут дело, видимо, в том, что во время измерения тока напряжение на катушке стабилизируется, поэтому его не требуется измерять, и измерив ток, можно вычислить сопротивление, а следовательно, и температуру катушки. Если напряжение не стабилизировано, его придётся измерить.
Ещё хуже, если напряжение пульсирующее, просто выпрямленное после трансформатора. Тогда измерить достоверно будет совсем трудно.

Универсал писал(а): ↑12 май 2018, 23:46 Ещё хуже, если напряжение пульсирующее, просто выпрямленное после трансформатора. Тогда измерить достоверно будет совсем трудно.

у нас на некоторых кранах к одному выпрямителю подключено несколько магнитов (для подъема длинных заготовок, как на фото),
поэтому такой способ, особенно когда несколько магнитов на одном выпрямителе боюсь будет рассчитывать температуру очень грубо

Отправлено спустя 2 минуты :

Looker писал(а): ↑12 май 2018, 22:33 Реле времени не имеют прямого отношения к температуре - напоминание для забывчивых, второе чтобы гарантировать паузу между включениями, но это уже к части управления, но можно просто показывать: "Не стоит включать - подожди".
Два реле времени в одном корпусе.

спасибо за ссылку, но вроде это реле не поддерживает уставку 30 минут?

Сообщение **Looker** » 13 май 2018, 01:25

hardwareprojectspro писал(а): ↑13 май 2018, 00:02но вроде это реле не поддерживает уставку 30 минут

Для Т1 до 10 часов, Т2 до 20 часов. См. Таблица 4 – Пределы регулировок.

На одном из «крутых» кранов от DEMAG установлены магниты (блок управления/выпрямитель и сами магниты) от Walkermagnet (он же SAV),
Магнитом управляет контроллер Simatic S7-200, «защита» катушки магнита от перегрева выполнена просто: контроллер калькулирует счетчик когда магнит под напряжением (плюсует когда под напряжение, и вычитает когда магнит выключен, причем вычитает быстрее чем плюсует, как это понять? Остывает быстрее чем нагревается), и как только счетчик равен сетпоинту например, магнит проработал 15 минут без перерыва световая сигнализация, если 30 минут звуковая.
Как думаете насколько жизнеспособный этот метод? Понятно мы не учитываем таким образом температуру «тягаемого» металла (а иногда он может быть достаточно горячим), но какая-никакая защита.
Также в эту систему заведен ток (через шунт и преобразователь), как думаете нужно ли его заводить, или можно обойтись просто дискретным сигналом с контактора.

По поводу установки датчиков внутрь магнита (самое достоверное решение), но на практике практически не выполнимое, начиная от установки (как открыть магнит и установить внутрь датчик), дополнительный кабель с «верху» и заканчивая тем что кабель на магниты идет через барабан (с щетками), и установка дополнительного кабеля (щеток) практически не выполнимая задача. Конечно можно теоретически установить датчик с беспроводным интерфейсом (радио, wi-fi) но думаю такой датчик/антену быстро отобьют во время эксплуатации магнита.

Так же нашел интересную статью от OHIO MAGNETICS по поводу Monitoring Magnet Temperature (по принципу расчета температуры по току и напряжению), теоретически понятно но на практике DC напряжение должно быть стабильным (отклонения на 10V приведут к ошибке 5%, плюс погрешность измерения тока) получаем в лаборатоных условиях погрешность ~7-10% (это для их же магнитов, а на практике, для разных магнитов, разных выпрямителей, плюс нестабильного напряжения на вводе и всплесков напряжений на выходе выпрямителя при отключении магнита, погрешность будет ОЧЕНЬ большой.

Что думаете на это счет?

по поводу установки датчиков температуры внутри магнита, а что если сигнализацию (свето-звуковую) установить на траверсе (не поднимать кабель вверх), думаю идея не плохая (правда в этом случае нужно механически защитить сигнализацию)...

но в таком случае нужно решить проблему перенапряжений... как я понимаю при отключении магнита происходит достаточно большой всплеск энергии....он погасится там на верху (через резисторы, варисторы и т.п.), а что произойдет внизу с лампой или сиреной? не сгорит от всплеска?

Сообщение **Looker** » 13 май 2018, 15:04

hardwareprojectspro писал(а): ↑13 май 2018, 13:42«защита» катушки магнита от перегрева выполнена просто: контроллер калькулирует счетчик когда магнит под напряжением (плюсует когда под напряжение, и вычитает когда магнит выключен

Нормальная защита без прямых измерений. Посмотри картинку 2.11г, это для двигателей, в электромагните будет легче, т.к. нет пусковых токов (кратность).

hardwareprojectspro писал(а): ↑13 май 2018, 13:42 причем вычитает быстрее чем плюсует, как это понять? Остывает быстрее чем нагревается)

Да, остывает быстрее, чем нагревается.

hardwareprojectspro писал(а): ↑13 май 2018, 13:42 Так же нашел интересную статью от OHIO MAGNETICS по поводу Monitoring Magnet Temperature (по принципу расчета температуры по току и напряжению), теоретически понятно но на практике DC напряжение должно быть стабильным (отклонения на 10V приведут к ошибке 5%, плюс погрешность измерения тока) получаем в лаборатоных условиях погрешность ~7-10%

Закон Джоуля-Ленца (Q=U*I*t). Этот-же закон в основе: "контроллер калькулирует счетчик когда магнит...", для случая U=const и I=const.

Looker писал(а): ↑13 май 2018, 15:04 Нормальная защита без прямых измерений. Посмотри картинку 2.11г, это для двигателей, в электромагните будет легче, т.к. нет пусковых токов (кратность).

Вы предлагаете интегрировать мощность (нужно знать ток и напряжение) и как-то определять температуру,
а как?

Looker писал(а): ↑13 май 2018, 15:04 Закон Джоуля-Ленца (Q=U*I*t). Этот-же закон в основе: "контроллер калькулирует счетчик когда магнит...", для случая U=const и I=const.

а почему при отключении остывает в два раза быстрее, чем нагревается?

Такой способ определения температуры, через мощность, не учитывает не только нагрев от горячих грузов, но и температуру окружающей среды. Ведь при минус двадати нагрев будет существенно меньше, чем при плюс тридцати?
Кстати, если остывает вдвое быстрее, чем нагревается, то, на мой взгляд, перегрев и не должен наступить? Динамическое равновесие наступит раньше?
Видимо, скорость нагрева/остывания придётся определять экспериментально, в процессе настройки. Можно ведь и вводить поправку на наружную температуру. Если применить ПЛК, всё в ваших руках.

Сообщение **ASUTP_PLC** » 13 май 2018, 16:10

Аналогия уже есть, к примеру частотники Сименс строят модель электродвигателя. Разогрев двигателя считают по модели.
С одной стороны это правильно, с другой - любая модель правильна только в определенных рамках, и нужно знать что заложено в модель.
Обсчитать тепловыделение легкая задача, а теплоперенос - уже совсем другое дело. В приниципе это дифференциальное уравнение первого порядка. Аналогично уравнению остывания кружки. Тремя коэффициентами скорее всего легко получить вид кривой нагрева.
Для любого диффура решение определяется начальными данными ab initio.
Если честно напоминает когда задвижку на трубу ставил а в задвижке не было концевиков, подтверждающих открытие закрытие.
На контроллере такую модель пришлось наваять... с кучей если и запоминанием, какие были команды. А всего то надо было концевики поставить.

Отправлено спустя 2 минуты 56 секунд:

Универсал писал(а): ↑13 май 2018, 16:09 Такой способ определения температуры, через мощность, не учитывает не только нагрев от горячих грузов, но и температуру окружающей среды. Ведь при минус двадати нагрев будет существенно меньше, чем при плюс тридцати?
Кстати, если остывает вдвое быстрее, чем нагревается, то, на мой взгляд, перегрев и не должен наступить? Динамическое равновесие наступит раньше?
Видимо, скорость нагрева/остывания придётся определять экспериментально, в процессе настройки. Можно ведь и вводить поправку на наружную температуру. Если применить ПЛК, всё в ваших руках.

Это парадокс такой. Чтоб создать правильную модель нагревания и остывания электромагнита, нужно вставить туда сенсор и посмотреть
как будет происходить нагрев остывание электромагнита. А если мы можем это сделать, то нам и модель не нужна.

Модель нагрева для двигателей - апериодическое звено первого порядка... Для электромагнита эта модель подходит лучше некуда.

Сообщение **Looker** » 13 май 2018, 16:16

hardwareprojectspro писал(а): ↑13 май 2018, 15:16Вы предлагаете интегрировать мощность (нужно знать ток и напряжение) и как-то определять температуру, а как?

Отсыл к картинке был для бОльшего понимания цикла: "Работа-Пауза".

hardwareprojectspro писал(а): ↑13 май 2018, 15:16а почему при отключении остывает в два раза быстрее, чем нагревается?

Объект такой: разные постоянные времени для нагрева и охлаждения. Ребра на магните - увеличение площади с которой рассеивается тепло в окружающую среду.
Неужели, есть желание сделать НИР по этой тематике (учет температуры воздуха, температуры груза...)? "Нахрена?" (С) Никита.
С законом Джоуля-Ленца применительно к электромагниту осторожнее, т.к. бОльшая часть тока используется для создания магнитного поля. Главное из него время включения. Время паузы теплопередача в окружающую среду - другие законы..

Сообщение **ASUTP_PLC** » 13 май 2018, 16:23

Подвод мощности к электромагниту, уже кардинально меняет картину. Если теплоунос не значительный, электромагнит все равно нагреется когда нибудь и перегорит. Когда - то печь муфельную делал.
Спирали грели мало, была потребность догнать до 1000 градусов. Не на каждой спирали можно было добраться к этой температуре.
А потом было проишествие - контролирующую термопару увели куда-то не туда. В печи был кусок какого-то художества.
Ничего не помешало нагнать температуру явно больше 1100 градусов, а это уже за всеми фазовыми переходами керамики.
Художество превратилось в черную стеклообразную массу... расплав.

Отправлено спустя 10 минут 35 секунд:
Вообще я предлагаю жути не нагонять, посмотрите по аналогии извините за тавтологию, такой автомат как автомат.
У него есть характеристика I2t. А это нечто полностью нам отвечающее. Замеряете ток, меряете время, интегрируете. Превышаете предел - глушите. Плохо что ток не сильно от температуры зависит.
Для нагревателя косвенно можно определить нагретую спираль от холодной. Электромагнит - сомнительно.