Магнитные цепи с постоянными магнитами

Для создания постоянного магнитного поля используют постоянные магниты, изготавливаемые из магнитотвердых материалов с широкой петлей гистерезиса.

Они будучи намагниченными способны за счет запасенной энергии служит источником магнитного поля.

В этом случае не требуется непрерывное подведение электрической энергии. Определенная энергия тратится только на предварительное намагничивание постоянного магнита.

Магнитные поля магнита сохраняется бесконечно долга без затраты энергии извне.

Для намагничивание постоянного магнита в его теле создается магнитное поле, напряженность которого во много раз превышает коэрцитивную силу Н _с магнитотвердого материала. После снятия этого поля материал постоянного магнита остается намагниченным.

В процессе работы магнита наблюдается уменьшения потока в рабочем зазоре – старение магнита.

Различают: структурное, механическое, магнитное старение.

При структурном ‑ материал магнита после закалки или отливки имеет неравномерную структуру, но со временем это неравномерность переходит в более равновесное ‑ стабильное состояние. При этом в металле исчезают внутренние напряжение. Одновременно уменьшаются значения В_r и Н_с.

Механическое старение наступает при ударах и вибрациях магнита и влияние высоких температур, которые ослабляют поток магнита.

Магнитное старение состоит в изменении свойств материала под действием высших магнитных колебаний для стабилизации характеристик постоянного магнита его подвергают термообработке (отпуску), механическим воздействием (ударом, вибрации) и предварительному размагничиванию током небольшой напряженности.

Важной характеристикой материала постоянного магнита является кривая размагничивания, представляющая собой часть предельной петли гистерезиса В = f (Н) этого материала, расположенная во втором квадранте осей В и Н.

Поляризованные магнитные системы отличаются от неполяризованных тем, что имеет два вида источника магнитного поля ‑ поляризующий и управляющий. Источником поляризующего поля в большинстве случаев являются постоянные магниты, но иногда для этих целей используется специальная обмотка с током.

Управляющее поле создается МДС управляющей обмотки. Основной отличительной особенностью поляризованной магнитной системы является зависимость ее действия не только от значения, но и от направления тока в управляющей обмотке. При отсутствии тока в этой обмотке на подвижную часть магнитной системы ‑ якорь действует электромагнитная сила, создаваемая поляризующим полем.

Применение постоянных магнитов позволяет получить фиксированное положение якоря независимо от наличия или отсутствие источника тока и исключает потребление энергии в нерабочий период.

Наличие поляризующего поля определяет также высокую чувствительность и быстродействие ЭА на основе поляризованных магнитных систем. Это объясняется тем, что при срабатывании таких аппаратов магнитное поля не создается вновь полностью, а происходит только перераспределение магнитных токов.

В зависимости от схемы магнитной цепи они делятся на: магнитные системы с последовательной, дифференциальной и мостовой магнитными цепями. Наибольшее распространение в настоящее время получили последнее два вида.

Повышение быстродействия поляризованных электромагнитов (несколько микросекунд) по сравнению с нейтральными достигается как конструктивными приемами – шихтованный магнитопровод, небольшой ход и масса якоря, малая электромагнитная постоянная времени обмотки, так и связано непосредственного с его прицепом действия: при срабатывании и отпускании поток в магнитопроводе не возникает и не исчезает, а перераспределяется или изменяет свое значение.

Еще одна особенность поляризованных электромагнитных систем заключается в возможности различных фиксированных положений якоря при обесточенной рабочей обмотке.

Если тяговые усилия определяются разностью сил притяжения в образуемых двух зазорах магнитной системы (параллельные магнитные цепи), то такие магнитные цепи называются дифференцированным в мостовой схеме ‑ 4 воздушных зазора.

При изменении полярности рабочего напряжения якорь перебрасывается к противоположному полюсу.

В дифференциальных схемах на ось якоря или плоской пружины действуют значительные усилия, причиной которых являются воздействие электромагнитных сил на якорь (силы трения сказываются на чувствительность аппарата).

Мостовые схемы лишены этого недостатка.

Еще одним недостатком дифференциальных схем является невозможность полного разделения поляризующего потоков в якоре. Это вызывает необходимость увеличения площади поперечного сечения, и, следовательно, массы якоря, что снижает быстродействие и его устойчивость к внешним механическим воздействиям.

В отличие от дифференциальных схем, имеющих практически два зазора, мостовые схемы характеризуются как минимум четырьмя зазорами. Это в ряде случаев дает возможность уменьшить примерно вдвое магнитное сопротивление управляющему потоку по сравнению с аналогичным сопротивлением схем с двумя зазорами, так как магнитные сопротивления зазоров на пути управляющего потока расположены попарно параллельно.

дифференциальная схема	мостовая схема

Применение постоянного магнита позволяет получить фиксированное положение якоря независимо от наличия или отсутствия источника тока и исключает потребление энергии в нерабочий период. Наличие поляризующего поля определяет также высокую чувствительность и быстродействие электрических аппаратов на основе поляризованных магнитных систем. Поэтому такие системы являются основой высокочувствительных быстродействующих реле, электромагнитных преобразователей электрического сигнала в пропорциональное угловое или линейное перемещение, быстродействующих автоматических выключателей, блокирующих устройств.