Поляризаційні механізми

Поляризовані електромагнітні системи відрізняються від розглянутих вище наявністю двох не залежних один від одного магнітних потоків: постійного, що не залежить від стану схеми, у яку включений механізм, і змінного, залежного від стану схеми, у яку включений механізм. Перший, поляризуючий, потік Ф_п створюється або постійним магнітом (мал. 6.7), або електромагнітом з незалежним живленням. Другий, робітник, потік Ф_э створюється електромагнітом. Значення і напрямок робочого потоку залежать від стану схеми, у яку включений механізм.

Рис. 6.7. Принцип пристрою поляризованої магнітної системи

Принцип дії. Утворений магнітом 3 поляризуючий потік Ф_п, пройшовши через якір 2, розгалужується. Одна його частина Ф_п1 проходить через зазор d₁ і ліву частину сердечника 1. Друга його частина Ф_п2 проходить через зазор d ₂ і праву частину сердечника. Котушками 4 і 4', розміщеними на сердечниках і підключеними, створюється робочий потік. Основна його частина Ф_э замикається через весь повітряний простір d₁+d₂ і сердечник, охоплюючи обидві котушки. Менші частини цього потоку Ф₄ і Ф^¢₄ замикаються через якір, що відповідають повітряному зазору і частині сердечника, охоплюючи тільки одну котушку.

При наявності тільки одного поляризуючого потоку якір відхилиться до одного з полюсів магніту, тому що зі зменшенням зазору (у нашому прикладі d₁₎ частина поляризующего потоку в цьому зазорі збільшиться за рахунок зменшення його частки в іншому зазорі. З появою робочого потоку в одному з зазорів будемо мати різницю потоків, а в іншому - суму. У нашому прикладі в зазорі d₁ - потік Ф_п1 - Ф_э - Ф₄, у зазорі d₂ - потік Ф_п2 + Ф_э + Ф₄. В міру збільшення робочого потоку потік у зазорі d₁ буде усе зменшуватися, а в зазорі d₂ - збільшуватися. При якомусь співвідношенні потоків якір перекинеться на праву сторону, тобто система спрацює.

Для повернення системи у вихідне положення потрібно змінити полярність струму (а отже, і потоку) у робочих котушках. Можна настроїти систему так, що якір повернеться у вихідне положення при зниженні робочого потоку і збереженні його полярності. Для цього необхідно, щоб, перекинувшись вправо, якір не переходив через нейтральне положення (мал. 6.7,6), тобто щоб при будь-якім положенні якоря той самий повітряний зазор залишався менше іншого (наприклад, d₁ < d₂). Таке настроювання називається настроюванням на перевагу. У магнітній системі (мал. 6.7, в) якір у залежності від полярності струму в робочій котушці може відхилятися в ту чи іншу сторону. При знеструмленій котушці якір повернеться в нейтральне положення.

Розрахунок тягових сил. Вважаємо, що індукція розподілена в зазорах рівномірно, і розрахунок будемо вести, використовуючи формулу Максвелла. Сили, що діють на якір у зазорах d₁ і d₂ від усіх потоків, позначимо відповідно P₁ і Р₂.

При наявності тільки поляризующего потоку

; . (6.22)

Сумарна сила, що діє на якір,

. (6.23)

З огляду на, що Ф_п1 + Ф_п2 = Ф_п, можемо написати

(6.24)

Тоді

, (6.25)

тобто сумарна сила, що діє на якір, пропорційна зсуву якоря від нейтрального положення [(d ₂ - d _1/2 - зсув] і залежить від потоку постійного магніту.

При наявності робочого потоку

, . (6.26)

Потоками Ф₄ і Ф ^’ ₄ можемо зневажити, тому що постійний магніт має для них великий опір і вони малі в порівнянні з іншими потоками. Тоді

, . (6.27)

Нас цікавить значення потоку Ф_э, при якому якір почне переміщуватися. Це буде за умови, коли Р₁ = Р₂, тобто

(6.28)

відкіля

(6.29)

Якщо зневажити втратами в сталі сердечника і потоками розсіювання, то мінімальна МДС F_min, при якій якір прийде в рух, буде

. (6.30)

Підставляючи значення Ф_п1 і Ф_п2 згідно (6.24), одержимо

, (6.31)

тобто мінімальна МДС робочих котушок, необхідна для спрацьовування системи, пропорційна поляризуючому потоку і зсуву якоря від нейтрального положення.

Форми магнітних систем. По джерелу МДС поляризуючого поля чи розрізняють системи з постійним магнітом і системи з електромагнітом, що живлетьсяся від незалежного джерела.

По конструкції розрізняють системи з послідовним магнітним ланцюгом, з рівнобіжної, чи диференціальним, магнітним ланцюгом і з мостовим магнітним ланцюгом. У мостовому магнітному ланцюзі якір залишається в нейтральному положенні при відсутності струму в робочих обмотках.

Область застосування. Поляризовані системи знаходять широке застосування в установках проводовий зв'язку, а також у пристроях електросилової автоматики, релейного захисту, у системах, що стежать, системах телекерування, залізничної сигналізації і блокування. Особливостями цих систем є спрямованість дії, висока чутливість, велика кратність термічної стійкості, швидкодія.

Поиск по сайту: