Electromagneti polarizati

Electromagneti polarizati

Electromagnetii polarizati utilizeazǎ in functionarea lor, douǎ sau mai multe surse de solenatie, dintre care una este « de polarizare » (de obicei magnet permanent sau bobinǎ de tensiune alimentatǎ in curent continuu), iar celelalte surse de solenatie sunt « de lucru ».

Performantele deosebite ale electromagnetilor polarizati, cu privire la actionarea ultrarapidǎ si la sensibilitatea acestora, se realizeazǎ dacǎ magnetul permanent functioneazǎ pe portiunea de demagnetizare a curbei B(H), din cadranul IV, in punctul optim A_o, acela pentru care energia magneticǎ furnizatǎ de unitatea de volum a acestuia, w_magn, este maximǎ, asa cum indicǎ in Fig. II-31.

Fig. II-31 : Punct optim de functionare pentru magnetii permanenti

Dacǎ magnetul permanent apeleazǎ la un circuit magnetic exterior lui, punctul optim de functionare se deplaseazǎ din A_o, pe dreapta de revenire, o paralelǎ prin A_o, la tangenta la caracteristica B(H), in punctul de intersectie al acesteia cu axa ordonatelor, de coordonate (0,B_r), cu panta tgβ.

Cea mai simplǎ variantǎ constructivǎ este electromagnetul polarizat serie, prezentat in Fig. II-32, cu trasee comune pentru fluxul magnetic de polarizare, si respectiv pentru fluxul magnetic de lucru, , ceea ce prezintǎ dezavantajul tendintei de demagnetizare a magnetului permanent. In plus valorile acestor fluxuri sunt relativ reduse, deoarece reluctanta magneticǎ proprie magnetului permanent, este mult mai mare decat aceea a circuitului magnetic exterior acestuia.

In cazul in care fluxul magnetic de lucru, , are acelasi sens cu fluxul magnetic de polarizare, , pentru un flux de actionare , definit din conditia, v. Fig. II-31b:

, cu si , (II-114)

se obtine fluxul de actionare

. (II-115)

In cazul in care fluxul magnetic de lucru, , este de sens contrar fatǎ de fluxul de polarizare, , actionarea va intervene atunci cand fluxul de actionare , ca modul, va fi:

, deci , (II-116)

astfel incat se obtine:

, (II-117)

deci cu actionarea la valori ale fluxului de lucru  , asa cum se observǎ in Fig. II-31.

Fig. II-31 : Cu privire la caracteristicile electromagnetilor polarizati serie

Se poate afirma deci cǎ electromagnetii polarizati serie sunt sensibili la sensul curentului care parcurge spirele bobinelor de lucru, deoarece dacǎ se acceptǎ ca valoare maximǎ a fluxului de lucru, atunci cand acesta este in acelasi sens cu fluxul de polarizare, , actionarea este posibilǎ, in timp ce pentru sensuri contrare ale acestora, actionarea nu mai este posibilǎ, v. Fig. II-31.

Pentru a se evita efectele nedorite, de demagnetizare a magnetilor permanenti, s-au conceput electromagneti polarizati pentru care traseul fluxului magnetic de polarizare, , este diferit de acela al fluxului magnetic de lucru, , deosebind electromagneti polarizati de tip derivatie si respectiv electromagneti polarizati de tip punte, asa cum se poate observa in Fig. II-32a, respectiv in Fig. II-32b.

Fig. II-32: Electromagneti polarizati, a)-tip derivatie, b)-tip punte

In cazul unui electromagnet polarizat derivatie, Fig. II-32a, fluxul magnetic de lucru, , este constant, indiferent de pozitia armǎturii mobile si se inchide pe un traseu care ocoleste magnetul permanent, in timp ce fluxurile magnetice de polarizare, respectiv , se inchid pe trasee ce includ intrefierurile δ₁ respectiv δ₂, (desigur ).

Dacǎ fluxurile magnetice si au acelasi sens, iar fluxurile magnetice si au sensuri contrare, armǎtura mobilǎ ocupǎ pozitia indicatǎ in Fig. II-32a, deoarece forta de atractie F₁, orientatǎ cǎtre stanga, este mai mare decat forta de atractie F₂, orientatǎ cǎtre dreapta, unde:

, , , (II-118)

S fiind sectiunea transversalǎ a miezului feromagnetic. Se observǎ cu usurintǎ insǎ cǎ, dacǎ fluxul de lucru, , scade la zero, pentru forte rezistente nule atasate armǎturii mobile, fortele de atractie corespunzǎtoare, F_1-0 si respectiv F_2-0, respectǎ inegalitatea anterioarǎ in concordantǎ cu valorile fluxurilor de polarizare, :

, (II-119)

astfel incat armǎtura mobilǎ rǎmane in pozitia indicatǎ in Fig. II-32a.

Bascularea armǎturii mobile a unui asemenea electromagnet polarizat derivatie cǎtre dreapta se obtine doar dupǎ inversarea curentului care parcurge spirele semibobinelor de lucru, cand fluxurile magnetice de polarizare devin si respectiv , cǎrora le corespund fortele de atractie respectiv , care respectǎ inegalitatea:

, , . (II-120)

Functionarea unui asemenea electromagnet polarizat dobandeste calitǎti logice, si decurge cu memorarea ultimei stǎri, asa cum se poate urmǎri, examinand caracteristicile date in Fig. II-33a.

Fig. II-33 : Posibilitǎti de functionare pentru electromagneti polarizati derivatie

Dacǎ asupra armǎturii mobile actioneazǎ o fortǎ rezistentǎ considerabilǎ fatǎ de valorile F_1-0, respectiv F_2-0, cum ar fi un resort antagonist netensionat in pozitia medianǎ, functionarea acestui electromagnet poate decurge conform caracteristicii date in Fig. II-33b, ansamblul fiind sensibil deci la sensul curentului prin semibobinele de lucru, la fel ca in cazul electromagnetilor polarizati serie.

In cazul unui electromagnet polarizat tip punte, v. Fig. II-32b, fluxul magnetic de polarizare, , datorat magnetului permanent, este constant, iar fluxurile magnetice de lucru, respectiv , sunt variabile si depind de valoarea intrefierurilor δ₁, respectiv δ₂.

Pozitia armǎturii mobile indicatǎ in figurǎ, corespunde situatiei in care sensul fluxului de lucru este acelasi cu sensul fluxului de polarizare, , in timp ce sensul fluxului de lucru este opus sensului fluxului de polarizare, , astfel incat , pentru sectiunea S a miezului feromagnetic, forta de atractie F₁, orientatǎ cǎtre stanga, este mai mare decat forta de atractie F₂, orientatǎ cǎtre dreapta:

. (II-121)

In absenta fluxurilor magnetice de lucru, fortele de atractie F_1-0 si F_2-0 sunt egale:

, (II-122)

astfel incat functionarea electromagnetului polarizat tip punte poate decurge, ca si pentru electromagnetul polarizat tip derivatie, fie cu memorarea ultimei stǎri, v. Fig. II-33a, fie cu sensibilitate la sensul solenatiei de lucru, v. Fig. II-33b, alegerea uneia dintre variante impunand adoptarea unor valori convenabile pentru forta rezistentǎ, de obicei prin ajustarea acesteia pe seama reglǎrii tensionǎrii unui resort antagonist.