Поляризованные электромагниты

В отличие от нейтральных поляризованные электромагниты характеризуются наличием двух независимых магнитных потоков: поляризованного и рабочего.

Благодаря этому, их характеристики коренным образом отличаются от характеристик нейтральных электромагнитов. Это отличие, в первую очередь, состоит в том, что действие поляризованного электромагнита зависит как от значения, так и от направления тока в рабочей обмотке. При отсутствии тока в рабочей обмотке на якорь действует сила притяжения, создавае­мая поляризующим магнитным потоком, в то время как в нейтраль­ном электромагните она практически равна нулю.

Наличие поляризующего потока определяет и быстродействие поляризованных электромагнитов. Это, в первую очередь, связано с тем, что при их срабатывании магнитное поле не создается вновь полностью и не уничтожается совершенно, а происходит лишь пе­рераспределение магнитного потока. Время срабатывания поляри­зованных электромагнитов значительно меньше, чем у нейтраль­ных, так как постоянная времени их обмоток обычно мала, ход якоря невелик, а сам якорь выполняется легким. Для уменьшения замедляющего действия вихревых токов магнитопровод поляризо­ванных электромагнитов делают шихтованным. У поляризованных электромагнитов время срабатывания может быть получено по­рядка 0,001…0,003 с.

Поляризующий магнитный поток поляризованных электромаг­нитов в большинстве случаев создается с помощью постоянных маг­нитов. Иногда для этой цели используются электромагниты посто­янного тока. Применение постоянных магнитов позволяет получить фиксированное положение якоря независимо от наличия или от­сутствия источника тока и исключает потребление электроэнергии в нерабочий период. Рабочий магнитный поток возникает под дей­ствием намагничивающей силы (н.с.) рабочей или управляющей обмотки.

Поляризованные электромагниты являются основным элемен­том высокочувствительных быстродействующих реле, электромаг­нитных преобразователей электрического сигнала в пропорцио­нальное угловое или линейное перемещение, электромеханических преобразователей тока, быстродействующих автоматических вы­ключателей, устройств с магнитной блокировкой и т. д.

Существует большое разнообразие поляризованных электро­магнитов, которые можно различать по ряду признаков. Наиболее характерными признаками, определяющими основные свойства по­ляризованных электромагнитов, являются: конструктивная схема магнитной цепи, количество устойчивых положений якоря при от­сутствии тока в обмотке и направление возможных его переме­щений, характер движения якоря относительно полюсов магнитопровода.

В зависимости от конструктивной схемы магнитной цепи поляризованные электромагниты делятся на электромагниты: с последовательной магнитной цепью (рис. 4.15, а),  с параллельной (дифференциальной) магнитной цепью (рис. 4.15, б) и электро­магниты с мостовой магнитной цепью (рис. 4.15, в). В свою очередь, каждая из этих групп имеет ряд разновидностей.

Исходя из возможных положений якоря поляризованного электромагнита, в процессе его работы различают электромагниты двухпозиционные с настрой­кой с преобладанием или без преобладания и трехпозиционные.

Рис. 4.15. Конструктивные схемы магнитных цепей поляризованных электромагнитов:

а – с последовательной магнитной цепью; б – с параллельной магнитной цепью; в – с магнитной цепью мостового типа

У двухпозиционного поляризованного электромагнита с преоб­ладанием при отсутствии тока в рабочей обмотке якорь всегда на­ходится в одном положении (рис. 4.16, а).

Перемещение якоря (сра­батывание электромагнита) может происходить только при  опре­деленном направлении тока в обмотке. После исчезновения тока якорь возвращается в исходное положение.

У двухпозиционного электромагнита без преобладания при от­сутствии тока в рабочей обмотке якорь занимает положение около того или другого полюса магнитной системы в зависимости от пред­шествующего направления тока в этой обмотке        (рис. 4.16, б).  Пере­мещение  якоря  (срабатывание электромагнита)  происходит при направлении тока в рабочей обмотке электромагнита, противопо­ложном направлению, имевшему место при предыдущем включении. После отключения обмотки якорь остается в том положении, ко­торое он занял в процессе срабатывания.

Рис. 4.16.

Виды исполнения поляризованных электромаг­нитов:

а – двухпозиционное с преобладанием;

б -  двухпозиционное без преобладания;

в – трехпозиционное;

У трехпозиционного поляризованного электромагнита при от­сутствиитока в рабочей обмотке якорь находится в среднем поло­жении между полюсами(рис. 4.16, в). При пропускании тока через обмотку (при срабатывании электромагнита) якорь перемещается в ту или иную сторону в зависимости от направления тока в обмотке.

Взаимное расположение якоря и полюсов неподвижной части магнитопровода поляризованного электромагнита обычно бывает таким, что при перемещении якоря изменяется величина воздушного зазора. Тем не менее, в ряде случаев применяются такие конструкции, в которых воздушный зазор при движении якоря остается практи­чески неизменным, а изменяется лишь площадь перекрытия между якорем и полюсом. Это дает возможность получить различные тя­говые характеристики и различный характер срабатывания поля­ризованного электромагнита.