Поляризованные электромагнитные системы

Поляризованные электромагнитные системы отличаются от рассмотренных выше наличием двух не зависящих друг от друга магнитных потоков: постоянного, не зависящего от состояния схемы, в которую включен механизм, и переменного, зависящего от состояния схемы, в которую включен механизм. Первый, поляризующий, поток Ф_п создается либо постоянным магнитом (рис. 5-13, а), либо электромагнитом с независимым питанием. Второй, рабочий, поток

Ф_Э создается электромагнитом. Значение и направление рабочего потока зависят от состояния схемы, в которую включен механизм.

Принцип действия.Образованный магнитом 3 поляризующий поток Ф_п, пройдя через якорь 2, разветвляется. Одна его часть Ф_П1 проходит через зазор _1: и левую часть сердечника 1. Вторая его часть Ф_П2 проходит через зазор ₂ и

Рис. 5-13. Принцип устройства поляризованной магнитной системы

правую часть сердечника. Катушками 4 и 4', надетыми на сердечник и включенными согласно, создается рабочий поток. Основная его часть Ф_э замыкается через весь воздушный зазор _1: + ₂ и сердечник, охватывая обе катушки. Меньшие части этого потока Ф₄ и Ф ₄ замыкаются через якорь, соответствующий воздушный зазор и часть сердечника, охватывая только одну катушку.

При наличии только одного поляризующего потока якорь отклонится к одному из полюсов магнита, так как с уменьшением зазора (в нашем примере ₁) часть поляризующего потока в этом зазоре увеличится за счет уменьшения его доли в другом зазоре. При появлении рабочего потока в одном из зазоров будем иметь разность потоков, а в другом — сумму. В нашем примере в зазоре ₁ — поток Ф_П1 — Ф_э — Ф₄ , в зазоре ₂ — поток Ф_п2 + Ф_э + Ф₄. По мере увеличения рабочего потока поток в зазоре ₁ будет все уменьшаться, а в зазоре ₂ — увеличиваться. При каком-то соотношении потоков якорь перекинется на правую сторону, т. е. система сработает.

Для возврата системы в исходное положение нужно изменить полярность тока (а, следовательно, и потока) в рабочих катушках. Можно настроить систему так, что якорь вернется в исходное положение при снижении рабочего потока и сохранении его полярности. Для этого необходимо, чтобы, перекинувшись вправо, якорь не переходил через нейтральное положение (рис. 5-13,б), т. е. чтобы при любом положении якоря один и тот же воздушный зазор оставался меньше другого (например, ₁ < ₂). Такая настройка называется настройкой на преобладание. В магнитной системе (рис. 5-13, в) якорь в зависимости от полярности тока в рабочей катушке может отклоняться в ту или другую сторону. При обесточенной катушке якорь вернется в нейтральное положение.

Расчет тяговых сил.Считаем, что индукция распределена в зазорах равномерно, и расчет будем вести, используя формулу Максвелла. Силы, действующие на якорь в зазорах ₁ и ₂ от всех потоков, обозначим соответственно P₁ и Р₂.

При наличии только поляризующего потока

P₁ = ; P₂ = . (5.58)

Суммарная сила, действующая на якорь,

P = P₁ - P₂ = . (5.59)

Учитывая, что Ф_п1 + Ф_п2 = Ф_п можем написать

= ; Ф_п1 = ; ; Ф_п2 = (5-60)

Тогда

P = P₁ - P₂ = . (5.61)

т. е. суммарная сила, действующая на якорь, пропорциональна смещению якоря от нейтрали [( ₂ — ₁)/2 — смещение] и зависит от потока постоянного магнита.

При наличии рабочего потока

P₁ = ; P₂ = . (5.62)

Потоками Ф₄ и Ф'₄ можем пренебречь, так как постоянный магнит представляет для них большое сопротивление и они малы по сравнению с другими потоками. Тогда

P₁ = ; P₂ = . (5.63)

(8-63)

Нас интересует значение потока Ф_э, при котором якорь начнет перемещаться. Это будет при условии, когда Р₁ = Р₂, т. е.

= . (5.64)

Откуда

Ф_Э = ( Ф_П1 - Ф_П2). (5.65)

Если пренебречь потерями в стали сердечника и потоками рассеяния, то минимальная МДС F_min, при которой якорь придет в движение, будет

F_{Э min} = . (5.66)

Подставляя значения Ф_п1 и Ф_п2 согласно выражению (8-3)_v получим

F_{Э min} = Ф_П . (5-67)

т. е. минимальная МДС рабочих катушек, необходимая для срабатывания системы, пропорциональна поляризующему потоку и смещению якоря от нейтрали.

Формы магнитных систем.По источнику МДС поляризующего поля различают систему с постоянным магнитом и системы с электромагнитом, питаемым от независимого источника.

По конструкции различают системы с последовательной магнитной цепью, с параллельной, или дифференциальной, магнитной цепью и с мостовой магнитной цепью. В мостовой магнитной цепи якорь остается в нейтральном положении при отсутствии тока в рабочих обмотках.

Область применения.Поляризованные системы находят широкое применение в установках проводной связи, а также в устройствах электросиловой автоматики, релейной защиты, в следящих системах, системах телеуправления, железнодорожной сигнализации и блокировки. Особенностями этих систем являются направленность действия, высокая чувствительность, большая кратность термической стойкости, быстродействие.

ЛЕКЦИЯ № 17

6.1. Предохранители низкого напряжения

6.1.1. Назначение, принцип действия и устройство предохранителя;

физические явления в электрическом аппарате.

6.1.2. Параметры предохранителя.

6.1.3. Конструкция предохранителей.

6.1.4. Предохранители с гашением дуги в закрытом объёме.

6.1.5. Предохранители с мелкозернистым наполнителем (серии ПН-2, ПРС).

6.1.6. Предохранители с жидкометаллическим контактом.

6.1.7. Быстродействующие предохранители для защиты полупроводниковых

приборов.

6.1.8. Предохранитель - выключатель.

6.1.9. Выбор, применение и эксплуатация предохранителя для защиты

электродвигателя и полупроводниковых устройств.