Поляризованные электромагниты постоянного тока характеризуется наличием двух независимых магнитных потоков поляризующего и рабочего.

Поляризующий поток Ф_п создается с помощью постоянных магнитов. Рабочий поток Ф_р создается рабочей отмоткой. При отсутствии в ней тока на якорь действует сила, создаваемая поляризующим потоком.

Действие поляризованного эл.магнита зависит как от величины, так и от направления рабочего потока, т.е. от направления тока рабочей обмотке.

Магнитные системы поляризованных эл.магнитов могут быть с последовательной (рис.19,а), параллельной (рис.19,б,в) и мостовой (рис.19,г) магнитной цепью.

В последовательной магнитной системе проходит единый поток являющийся результатом совместного действия мдс поляризующего и рабочего источников .

Пренебрегаем потоками рассеяния и насыщением стали. Тогда

.

Считаем поле в зазорах равномерным

Сила, действующая на якорь, будет равна .

При отсутствии тока в рабочей обмотке .

Зависимость P₀=f(δ) представлена на рис.19,д – кривая 1. Там же показаны возможные характеристики возрастной пружины (2, 3, 4).

Если характеристика пружины соответствует характеристике 2, то при отсутствии тока в рабочей обмотке якорь всегда будет занимать положение с максимальным (начальным) рабочим зазором δ_Н.

ж)

Рисунок 19. Магнитные системы и характеристики поляризованных электромагнитов.

Для срабатывания эл.магнита в этом случае мдс рабочей обмотки должна действовать согласно с мдс поляризующей обмотки.

При характеристики пружины, соответствующей прямой 3 будет иметь место преобладания к минимальному (конечному) зазору и якорь при отсутствии тока в рабочей обмотке всегда будет притянут к сердечнику. В этом случае эл.магнит срабатывает только при встречном действии мдс рабочей обмотки по отношению к мдс поляризующей обмотки.

Наконец, если характеристика пружины соответствует прямой 4, якорь может при отсутствии тока в рабочей обмотке занимать два положения. В зависимости от направления предыдущего действия мдс рабочей обмотки он может остаться или в положении с максимальным зазором (удерживающая сила Р_уд,н), или в притянутом положении (удерживающая сила Р_уд,к).

Наибольшее распространение, благодаря своим высоким энергетическим показателям и достаточной простоте конструкции, получили системы с параллельной магнитной цепью (рис.19,б,в).

Рассмотрим магнитную систему (рис.19,в). При отсутствии тока в рабочей обмотке на якорь действует результирующая сила

где Ф_П1 и Ф_П2 – потоки, создаваемые постоянным магнитом в рабочих зазорах δ₁ и δ₂.

Обозначим через плечо приложения эл.магнитной силы, тогда вращающий момент

,

где М₀ – удерживающий момент М_у, приживающий якорь к упору со стороны меньшего зазора.

Ф_П= Ф_П1+ Ф_П2 – суммарный магнитный поток от постоянного магнита

Подставим эти значения в уравнение моментов

,

где = Х – полуразность магнитных зазоров между якорем и полюсами, являющаяся одним из параметров эл.механических характеристик.

При якорь притягивается к полюсу 1 (влево),

- к полюсу 2 (вправо),

, М₀=0

Значение Х можно менять, изменяя положение упора, условно показанного на рис.19,б.

Когда по рабочей обмотке протекает ток

В зазоре δ₁ потоки складываются, а в δ₂ – вычитаются, поэтому такие системы называют «дифференциальными».

Зависимость М=f(F_p) изображается в виде параболы с параметром Х (рис.19,е). Она характеризует два основных параметра поляризованного эл.магнита:

• величину М_уд=М₀ (при F_p=0) – момент удерживающий якорь;

• мдс срабатывания эл.магнита F_p.cp.

Между точками «а» и «б» парабола близка к прямой. Для этой области прямые показаны на рис.19,ж с параметром .

Наиболее чувствительные поляризованные эл.магниты строятся на базе систем мостового типа (рис.19,г).

При симметричной настройке (рис.19,г – упоры расположены симметрично от линии «нейтрали») якорь может занимать только положения, соответствующие отклонениям Х и –Х. Коэффициент возврата К_в=1. При отсутствии тока в рабочей обмотке якорь может быть расположен у любого из упоров, и настройку называют двухпозиционной без преобладания.

При настройке с магнитным преобладанием (рис.19,г) якорь в обоих крайних положениях находится по одну сторону от нейтрали, и коэффициент возврата 0<Кв<1. Такая настройка называется двухпозиционной с преобладанием.

Если при отсутствии тока в обмотке якорь возвращается в среднее положение с помощью специальной пружины без предварительной затяжки, то Кв=1. Такая настройка носит название трехпозиционной.