4.9. Поляризованные электромагнитные механизмы

Поляризованный электромагнитный механизм (ПЭММ) отличается от рассмотренных выше нейтральных ЭММ тем, что в ПЭММ создаются два независимых друг от друга магнитных потока (рис. 4.11).

Постоянным магнитом N-S (либо электромагнитом с независимым источником питания) создается так называемый поляризующий поток Ф_П . Он разветвляется, образуя в рабочих зазорах ρ₁ и ρ₂ потоки Ф_П1 и Ф_П2.

Второй рабочий поток Ф обусловлен МДС обмоток О₁ и О₂, на которые подается напряжение. Полярность напряжения U на зажимах Х1, Х2 обмоток может изменяться. По существу это напряжение с изменяемой полярностью является сигналом управления механизмом.

Если на Х1 положительный потенциал (+) приложенного напряжения, а на Х2 – отрицательный потенциал (-), то рабочий магнитный поток Ф разветвится на потоки Ф₁ , Ф₂, Ф_1-2 так, как показано на рис. 4.11. В результате в рабочем зазоре ρ₁ будет результирующий поток

Ф_ρ1= Ф_П1 - Ф_1-2 - Ф₁ ,

а в зазоре ρ₂ - поток

Ф_ρ2= Ф_П2 + Ф_1-2 + Ф₂ .

Конструкцию и параметры поляризованной электромагнитной системы выбирают таким образом, что Ф_ρ2 > Ф_ρ1 и, несмотря на то, что ρ₂ > ρ₁ , сила тяги F_ρ2 якоря к правому полюсу оказывается больше силы тяги F_ρ1 к левому полюсу. При этих условиях якорь переместится от левого полюса к правому, повернувшись по направлению, показанному стрелкой на рис. 4.11 (по часовой стрелке).

При смене полярности приложенного напряжения на противоположную («-» на Х1 и «+» на Х2) магнитные потоки Ф₁ , Ф₂, Ф_1-2 поменяют направление, а направление потоков Ф_П1 , Ф_П2 останется прежним. В результате станет Ф_ρ1 >Ф_ρ2 и F_ρ1 >F_ρ2 . Якорь переместится от правого полюса сердечника к левому полюсу, повернувшись против часовой стрелки.

В рассмотренной конструкции ПЭММ якорь останется в последнем положении у левого или правого полюса сердечника после отключения напряжения.

В аппаратах применяют также другие конструкции поляризованных электромагнитных систем. Например, используются системы, в которых при отключенном напряжении якорь занимает нейтральное положение между полюсами (применяют две пружины, возвращающие якорь к нейтральному положению). Есть ПЭММ, в которых после отключения напряжения якорь занимает устойчивое положение у одного определенного полюса (применяют возвратную пружину). Вместо последовательного согласного включения обмоток может применяться параллельное включение и др.

4.10. Электромагниты тормозных устройств

В электроприводах грузоподъемных механизмов, ворот шлюзов и др. применяются механические тормозные устройства для быстрой остановки и удержания в определенном положении рабочего органа механизма. Для дистанционного управления тормозом используют электромагнит, называемый тормозным электромагнитом. С его помощью осуществляется управление передачей механической энергии от двигателя электропривода к рабочему органу механизма. Например, электромагнит колодочного тормоза при включении под электрическое напряжение отжимает через систему рычагов (механическую передачу) колодки от тормозного шкива, преодолевая противодействие возвратной (тормозной) пружины и освобождая шкив для вращения. После отключения электромагнита возвратная пружина прижимает колодки к валу. Вращение вала замедляется и он останавливается.

Конструкции тормозов (колодочные, дисковые, ленточные) и тормозных электромагнитов разнообразны. Все тормозные электромагниты представляют собой неполяризованные электромагнитные системы. Их классифицируют:

по роду тока – электромагниты постоянного и электромагниты переменного (однофазного и трехфазного) тока;

по конструкции – длинноходовые и короткоходовые ;

по схеме включения намагничивающей катушки – параллельного и последовательного возбуждения;

по исполнению защиты от воздействия окружающей среды – защищенные, водозащищенные, взрывобезопасные.

Катушки тормозных электромагнитов постоянного тока могут включаться на полное напряжение главной цепи двигателя или последовательно с обмоткой якоря двигателя, если они выполнены соответственно как катушки напряжения или как токовые катушки. Номинальный ток катушки обычно задается для трех режимов работы при продолжительности включения ПВ равной 15, 25 и 40% . Если действительная величина ПВ_Д превышает 40% , тогда ток катушки ограничивают до величины

,

где I₄₀ - ток при ПВ=40%.

Катушки электромагнитов переменного тока включаются в сеть только параллельно на полное напряжение сети.

Собственное время втягивания тормозных электромагнитов постоянного тока составляет в зависимости от типа магнита от 0,1 до 3 с. Время отпадания от 0,1 до 1 с. Эти электромагниты имеют крутую тяговую характеристику и отличаются друг от друга создаваемой силой тяги. Например, короткоходовой электромагнит серии МП, рассчитанный на напряжение 110 и 220 В, создает тяговое усилие 1920 Н при ходе якоря 4,5 мм. Длинноходовой электромагнит серии ВМ, рассчитанный на такие же напряжения, обеспечивает тяговое усилие 570 Н при ходе якоря 120 мм.

Тормозные электромагниты переменного тока имеют пологие тяговые характеристики по сравнению с электромагнитами постоянного тока. Они имеют меньшее время втягивания и время отпадания, меньшую износоустойчивость, допускают меньшее количество включений в час. У них значительные пусковые токи. Например, трехфазные электромагниты серии КТМ, рассчитанные на напряжение 220/380 В, допускают до 20 включений в час при длительном режиме работы и до 500 включений в час при повторно-кратковременном режиме с ПВ=40%. В зависимости от типа электромагнита ход его якоря варьируется от 50 до 80 мм, тяговое усилие от 340 до 1380 Н. Кратность пускового тока по отношению к номинальному току составляет 10…30.