2.4 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 величины, 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 сек.

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 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.

Существуем 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, параллельной (дифференциальной) магнитными цепями и электромагниты с мостовой магнитной цепью. 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.

У двухпозиционного поляризованного электромагнита с преобладанием при отсутствии тока в рабочей обмотке якорь всегда находится в одном положении. 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. 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.

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