Ledgroup72.ru

Лед Групп
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Принцип действия герконового реле

Принцип действия герконового реле

Принцип действия герконового реле

В электронных агрегатах и радиотехнике активно используются устройства коммутации и контакты. Но такие детали считаются ненадёжными, так как частая эксплуатация оборудования изнашивает их. Из-за этого специалисты часто используют герконовое реле, которое представлено в виде магнитоуправляемого герметического контакта. Для более длительной эксплуатации на них установлены качественные выключатели.

Краткое описание

В современном мире герконы практически не используются, так как в массовую продажу поступили более универсальные датчики Холла. Но всё же встречаются ситуации, когда без такого реле просто не обойтись. А всё дело в том, что устройством просто управлять, и его можно устанавливать в схему любого оборудования. Когда же мастеру нужно добиться высокой степени надёжности и долговечности от агрегата, тогда без геркона просто не обойтись.

Сегодня такое реле можно встретить в различных датчиках и аналогичных устройствах. Функциональные возможности принято делить на три основные категории:

  1. Переключение.
  2. Замыкание.
  3. Размыкание.

Среди основных технических признаков можно выделить сухой и ртутный контакт. В последнем случае в стеклянном корпусе содержатся капли металла, которые особенно важны в процессе работы реле, так как улучшается качество контакта.

К тому же ртуть помогает избежать нежелательной вибрации, за счёт чего увеличивается время срабатывания установки. Именно поэтому специалисты всегда рекомендуют использовать этот тип контакта.

Характеристики устройства

Высококачественное герконовое реле состоит из двух контактов, которые изготовлены из специфического ферромагнитного сплава. Установлены они в прочной колбе, благодаря чему пользователь может всегда контролировать их работу. Если же к контактам поступает постоянный магнит, тогда происходит замыкание с формированием непрерывной цепи. Из-за такой специфичности герконовый коммутатор стали называть концевым выключателем.

Описание герконового реле

Промышленные производители маркируют такие агрегаты в строгом соответствии с итоговой сферой применения. К примеру: если на реле нанесена аббревиатура КЭМ, то оно относится к категории коммутационных электрических механизмов. Большая буква «А» означает, что устройство можно эксплуатировать в любых погодных условиях, а вот детали с пометкой «В» предназначены исключительно для помещений. Часто можно увидеть сокращение МКА, которое означает, что этот магнитный коммутатор идеально подходит для любых условий использования.

Для стандартного переключающегося агрегата уровень сопротивления находится в пределах 0.2 Ом. Качественный геркон на размыкание отличается тем, что этот показатель составляет 1 кОм. Такие данные позволяют мастерам существенно ускорить переключение имеющихся цепей. Все магнитные выключатели такого типа применяются для силовых сетей напряжения, так как они обладают более высокими показателями. Магнитный размыкающий геркон активно используется в различных схемах, в компьютерной и охранной отрасли, а также контактных датчиках.

Разновидности моделей

Высококачественные герконовые реле принято делить на несколько категорий, которые отличаются между собой устройством контактной группы. Каждая разновидность обладает многочисленными положительными характеристиками, которые высоко ценятся как специалистами, так и домашними мастерами. В продаже представлено несколько видов герконов:

  • С переключающимся типом контактов.
  • Традиционные разомкнутые установки.
  • Специфические элементы с замкнутыми контактами.

Кроме основных функциональных признаков, специалисты выделяют и технологические параметры, которые разделяют коммутирующие герметичные агрегаты на сухие и ртутные.

Конструктивные отличия

Характеристики герконового реле

Многофункциональный геркон представлен в виде герметичного баллона из стекла, внутри которого расположены чувствительные контакты. Эти элементы являются магнитными сердечниками, приваренными с торцовых сторон изделия. Все внешние части подключаются к имеющейся электросети.

Самыми востребованными сегодня считаются герконовые реле на замыкание. Контакты изготовлены из качественной ферромагнитной проволоки прямоугольной формы. Сердечники выпускаются из пермаллоя — материала, где основную роль играет мощность, а также размер геркона. В случае надобности покрытие может быть заменено на серебро, золото, родий.

Готовую колбу вакуумируют или же запускают в неё инертный газ, что предотвращает развитие коррозии в выключателе. В процессе изготовления специалисты также учитывают тот факт, что между сердечниками присутствует зазор определённого диаметра.

Принцип работы

Переключающий геркон с контактами замыкания укомплектован двумя сердечниками, которые отличаются повышенной магнитной проницаемостью. Эти два элемента расположены в герметичном стеклянном баллоне, который заполнен инертным газом либо газовой смесью. В самой колбе присутствует давление мощностью 50 кПа. Особая инертная среда не позволяет контактам окисляться.

Баллон геркона помещается во внутренний отсек управляющей обмотки, которая подключена к источнику постоянного тока. В момент включения питания на ответственном реле формируется необходимое магнитное поле, которое проходит по сердечникам контактов, а затем по зазору и замыкается на управляющей катушке. Рабочий поток энергии создаёт тяговую силу, которая соединяет контакты между собой.

Разновидности герконового реле

Дополнительное покрытие контактов серебром, золотом, палладием или же радием помогает снизить сопротивление контактов. После включения питания в катушке электромагнита исчезает усилие, а сами пружины работают по принципу размыкания. Стоит отметить, что в герконовом реле полностью отсутствуют поверхности, где детали были бы подвержены трению между собой. Сами контакты отличаются разнообразием функций, так как они могут выполнять всю работу проводника, магнитопровода и пружин.

Повышение плотности тока помогает уменьшить габариты катушки магнита в несколько раз. Провод в эмали активно используют для намотки. Все узлы геркона проходят через штамповку, а соединения выполняются сваркой или же пайкой. В этих агрегатах активно используются магнитные экраны, которые помогают снизить зоны состояния включения.

Слаженная работа реле обусловлена тем, что все пружины устанавливаются без дополнительного натяга, за счёт чего устройство готово к работе сразу после запуска. Вместо привычных электромагнитов могут применяться постоянные магниты, из-за чего герконы называют поляризованными. Для нажатия контактов реле требуется некое усилие, которое обусловлено наличием магнитной катушки. Такой эффект нельзя встретить в обычных электромагнитных агрегатах, где вся сила зависит от пружины.

Читайте так же:
Мини выключатель одноклавишный накладной

Конструктивные отличия герконового реле

Принцип действия герконового реле на размыкание отличается тем, что система реле под воздействием электромагнита намагничивает сердечники, которые поэтапно отталкиваются между собой и размыкают цепь. Те модели, которые относятся к замкнутому типу, оснащены тремя контактами, один из них покрыт металлом, а остальные — ферромагнитным составом.

Преимущества и недостатки

Каждый агрегат отличается как положительными, так и отрицательными характеристиками. Если пользователь знает все сильные и слабые стороны приобретённого изделия, он может подобрать ему наиболее подходящую сферу применения. Именно поэтому перед покупкой герконового реле нужно изучить его преимущества:

Принцип работы герконового реле

  1. Высокая степень надёжности коммутации. Этот параметр практически в два раза превышает те показатели, которые характерны для открытых контактных групп. Такой эффект достигается за счёт высокого сопротивления между разомкнутыми контактами (может исчисляться десятками Мом).
  2. Удобство применения. Этот параметр обусловлен тем, что все контакты изолированы от внешней среды, благодаря чему у пользователя нет необходимости беспокоиться об их чистоте. К тому же отсутствует механическая привязка к постоянному магниту.
  3. Длительный эксплуатационный срок. Число срабатываний реле исчисляется миллиардами, ни одна контактная группа не может сравниться с таким показателем.
  4. Быстродействие. У многих моделей частота коммутации приближена к 1 кГц.
  5. Управлять оборудованием можно без помощи электроэнергии.
  6. Такой тип коммутаторов совершенно нетребователен к выбору нагрузки.

Когда все положительные стороны изучены, можно ознакомиться и с недостатками. Если мастер обладает необходимым опытом работы, то он сможет устранить мелкие недочёты. Среди основных недостатков герконового коммутатора можно выделить следующие характеристики:

Преимущества герконового реле

  • Относительно маленькое количество контактов.
  • Большие размеры, которые плохо сочетаются с современной радиотехнической базой.
  • Довольно низкие показатели коммутирующей мощности.
  • Вибрация при срабатывании (этот параметр не касается тех моделей, где в капсулу заправлены ртутные капли).
  • Повышенная чувствительность к воздействию внешних магнитных полей.
  • Стеклянная колба может легко повредиться при ненадлежащем обращении.

Несмотря на значительное преобладание положительных характеристик, герконовое реле постепенно вытесняется другими аналогами полупроводникового типа (к примеру, датчик Холла). Решающую роль сыграла более высокая прочность конструкции, полное отсутствие дребезжания, а также небольшой размер.

Сферы применения

Высококачественные и многофункциональные герконовые выключатели считаются востребованными в системах охраны, где они используются в качестве реле. Такие устройства также монтируются в специальные датчики. Не стоит забывать и о других сферах применения:

Сферы применения герконового реле

  • Мощное оборудование для подводного плавания.
  • Синтезаторы и клавиатуры.
  • Специализированное оснащение для автоматики и безопасности.
  • Узкопрофильная аппаратура в медицинских учреждениях.
  • Коммутационные аппараты.
  • Приспособления для снятия замеров и тестирования.

Правила управления герконом

В связи с тем, что такое оборудование используется не только в быту, но и во многих других отраслях, каждый пользователь должен знать, как с ним обращаться. Только в этом случае можно рассчитывать на качественную работу реле. Тем более что управлять герметичным коммутатором можно двумя основными способами:

  1. Используя магнит постоянного типа.
  2. Воздействуя катушкой, которая подсоединена к постоянному источнику тока.

Недостатки герконового реле

В первом варианте пользователь может задействовать угловое или же линейное перемещение постоянного магнита. Кроме того, часто встречается способ, когда специальная шторка перекрывает рабочее поле. Такой вариант можно встретить в универсальных датчиках уровня и положения, а также в охранной сигнализации.

Второй способ позволяет специалистам соорудить мощное реле на основе геркона. В отличие от известных традиционных конструкций, такой агрегат будет более надёжным, качественным и долговечным, так как в его схеме будут отсутствовать какие-либо подвижные элементы. А вот что касается небольшого количества контактных групп, то этот небольшой минус можно легко устранить, если использовать сразу несколько герконов.

В качестве примера применения такого способа управления можно смело назвать токовое реле. Этот агрегат представлен в виде мощной катушки, которая обмотана прочным проводом большого сечения. Во внутреннем отсеке обязательно располагается герметичный коммутатор.

Универсальность этого приспособления может использоваться в качестве надёжной защитной системы от перегрузки в цепях постоянного тока. Вдобавок мастер может регулировать чувствительность прибора за счёт линейного перемещения коммутатора внутри катушки.

выключатель концевой герконовой прецизионный

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для контроля и управления электромеханическими проводами и замками-фиксаторами повышенной точности. Техническим результатом является упрощение эксплуатации и уменьшение дифференциала хода. Технический результат достигается тем, что выключатель содержит прямоугольный пластмассовый корпус с внутренними приливами, в котором загерметизирована печатная плата с односторонним меднением. На немедненной поверхности указанной платы установлен переключающий геркон, между выводами которого размещен магнитомягкий ферромагнитный экран в виде отрезка цилиндрической трубки. При этом переключающий геркон удален от наружной поверхности рабочей грани корпуса на величину , а расстояние срабатывания L сраб при линейном и соосном перемещении цилиндрического стержневого магнита в плоскости, проходящей через продольные оси симметрии рабочей грани корпуса и магнита, определяется из выражения

где d м и L m — соответственно диаметр и длина стержневого магнита,

L Э , d Э , h Э — соответственно длина, диаметр и толщина стенки трубчатого ферромагнитного экрана,

а — величина перекрытия контакт-деталей геркона в замыкаемой паре,

b — ширина подвижной контакт-детали геркона,

F макс (А) — верхняя граница допустимого диапазона магнитодвижущей силы срабатывания,

F i (A) — текущее значение магнитодвижущей силы срабатывания геркона, используемого в выключателе,

— расстояние между наружной поверхностью рабочей грани корпуса и проекцией продольной оси симметрии баллона геркона на плоскость, включающую продольную ось симметрии рабочей грани корпуса, и расположенной параллельно плоскости печатной платы, при одновременном выполнении ограничений, налагаемых следующими соотношениями:

Читайте так же:
Концевой выключатель lada гранта

где l — длина стеклянного баллона геркона, для магнита с полюсами N и S, находящимися на концах стержня, с допустимой разницей магнитной индукции B N и B S с торцов, ограниченной соотношением

Формула изобретения

Выключатель концевой герконовый прецизионный, включающий подвижный постоянный магнит и неподвижный геркон, стеклянный баллон которого и выводы с припаянными к ним проводами размещены внутри ферромагнитного экрана, отличающийся тем, что содержит прямоугольный пластмассовый корпус с внутренними приливами, в котором установлена и загерметизирована печатная плата с односторонним меднением, к трем изолированным друг от друга секторам которой через отдельные отверстия припаяны провода и, обрезанные и изогнутые в одну сторону под прямым углом к плоскости печатной платы, выводы переключающего геркона, у которого вдоль продольной оси стеклянного баллона разнесены замыкаемая и размыкаемая пары, на котором между выводами геркона закреплен магнитомягкий ферромагнитный экран из отрезка цилиндрической трубки, при этом для геркона с экраном, находящегося на немедненной поверхности печатной платы и удаленного от наружной поверхности рабочей грани корпуса на величину , расстояние срабатывания L сраб при линейном и соосном перемещении цилиндрического стержневого магнита в плоскости, проходящей через продольные оси симметрии рабочей грани корпуса и магнита, определяется из выражения

где d м и L м — соответственно диаметр и длина стержневого магнита;

L Э , d Э , h Э — соответственно длина, диаметр и толщина стенки трубчатого ферромагнитного экрана;

а — величина перекрытия контакт-деталей геркона в замыкаемой паре;

b — ширина подвижной контакт-детали геркона;

F макс (А) — верхняя граница допустимого диапазона магнитодвижущей силы срабатывания;

F i (A) — текущее значение магнитодвижущей силы срабатывания геркона, используемого в выключателе;

— расстояние между наружной поверхностью рабочей грани корпуса и проекцией продольной оси симметрии баллона геркона на плоскость, включающую продольную ось симметрии рабочей грани корпуса,

и расположенной параллельно плоскости печатной платы, при одновременном выполнении ограничений, налагаемых следующими соотношениями

где l б — длина стеклянного баллона геркона, для магнита с полюсами N и S, находящимися на концах стержня, с допустимой разницей магнитной индукции B N и B S с торцов, ограниченной соотношением

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для контроля и управления электромеханическими приводами и замками-фиксаторами повышенной точности.

Известны различные конструкции концевых выключателей, использующих при управлении герконом линейное перемещение как постоянного магнита, так и ферромагнитной шторки, шунтирующей магнитный поток от неподвижного магнита, проходящий через зазор в перекрытии контакт-деталей геркона [1]. Сложность систем кинематики, обеспечивающих перемещение шторок, снижает надежность работы выключателя, установленного на массивном шасси из ферромагнитной стали, подверженного воздействию одиночного удара с пиковым ускорением 7500 м/с 2 (750 g) длительностью (0,1-2) мс. При использовании в концевом выключателе переключающего геркона с длиной стеклянного баллона (14-16) мм, используемого в системах контроля замков-фиксаторов с небольшим расстоянием срабатывания при переходе управляющего магнита через точку срабатывания замка, для обеспечения надежности переключения геркона и исключения возможного несанкционированного повторного замыкания размыкаемой пары переключающего геркона, так называемого "тройника", при котором между всеми тремя выводами имеется гальваническая связь, нужны специальные меры.

Для компенсации магнитных потоков рассеяния при близком расположении больших по массе ферромагнитных элементов конструкций, в которых используются концевые выключатели, масса и габариты управляющего магнита в несколько раз превышают величину, необходимую для переключения геркона с максимальной магнитодвижущей силой срабатывания. Из-за этого вероятность образования "тройников" превышает 50% для выключателей с малым дифференциалом хода и расстоянием срабатывания.

Известна конструкция герконового переключателя с ферромагнитным экраном [2], представляющего собой цилиндрический стакан, изготовленный из железа, кобальта или никеля, внутри которого помещен геркон, к выводам которого припаяны провода, выходящие из открытого торца стакана. При приближении постоянного магнита на малое расстояние геркон замыкается, если происходит насыщение экрана и магнитный поток рассеяния проходит через контакт-детали геркона.

Недостатком такого переключателя являются малые диапазон и допуски на месторасположение управляющего магнита, вызывающего замыкание и размыкание геркона. Кроме того, большая инерционность в работе из-за сложных процессов перераспределения магнитных потоков насыщения и рассеяния не позволяют использовать его как на поверхности стальных конструкций, так и на летательных аппаратах, изготовленных из сплавов титана или алюминия с массивными ферромагнитными элементами, на которых установлены герконовые переключатели.

Предлагаемое техническое решение позволяет упростить условия эксплуатации выключателя концевого герконового с небольшим дифференциалом хода и полностью исключить "тройники" в процессе эксплуатации различных систем, подверженных воздействию одиночного удара.

Технический результат достигается тем, что выключатель концевой герконовый прецизионный, включающий подвижный постоянный магнит и неподвижный геркон, стеклянный баллон которого и выводы с припаянными к ним проводами размещены внутри ферромагнитного экрана, содержит прямоугольный пластмассовый корпус с внутренними приливами, в котором установлена и загерметизирована печатная плата с односторонним меднением, к трем изолированным друг от друга секторам которой через отдельные отверстия припаяны провода и, обрезанные и изогнутые в одну сторону под прямым углом к плоскости печатной платы, выводы переключающего геркона, у которого вдоль продольной оси стеклянного баллона разнесены замыкаемая и размыкаемая пары, на котором между выводами геркона закреплен магнитомягкий ферромагнитный экран из отрезка цилиндрической трубки, при этом для геркона с экраном, находящегося на немедненной поверхности печатной платы и удаленного от наружной поверхности рабочей грани корпуса на величину , расстояние срабатывания L сраб при линейном и соосном перемещении цилиндрического стержневого магнита в плоскости, проходящей через продольные оси симметрии рабочей грани корпуса и магнита, определяется из выражения

где D м и L м — соответственно диаметр и длина стержневого магнита,

Читайте так же:
Выключатель массы для автомобиля что это

L Э , d Э , h Э — соответственно длина, диаметр и толщина стенки трубчатого ферромагнитного экрана,

a — величина перекрытия контакт-деталей геркона в замыкаемой паре,

b — ширина подвижной контакт-детали геркона,

F макс (А) — верхняя граница допустимого диапазона магнитодвижущей силы срабатывания геркона,

F i (A) — текущее значение магнитодвижущей силы срабатывания геркона,

— расстояние между наружной поверхностью рабочей грани корпуса и проекцией продольной оси симметрии баллона геркона на плоскость, включающую продольную ось симметрии рабочей грани корпуса, и расположенной параллельно плоскости печатной платы, при одновременном выполнении ограничений, налагаемых следующими соотношениями:

где l б — длина стеклянного баллона геркона для магнита с полюсами N и S, находящимися на концах стержня, с допустимой разницей магнитной индукции B N и B S с торцов стержня, ограниченной соотношением

На фиг.1 представлен общий вид выключателя, управляющего магнита и расположение области его срабатывания. На фиг.2 — внешний вид собранной платы, на фиг.3 — конструкция платы, на фиг.4 — конфигурация геркона МКС-14104 с изогнутыми выводами, а на фиг.5 — конструкция пластмассового корпуса выключателя. На фиг.6 приведена усредненная экспериментальная зависимость расстояния срабатывания выключателя от чувствительности переключающего геркона МКС-14104 до обрезки и изгиба его выводов.

Представленный на фиг.1 управляющий магнит 1, имеющий форму цилиндрического стержня диаметром 7 -0,12 и длиной 15 -0,12 мм, отлит из сплава ЮНДК-35Т5БА и запрессован в пластмассовом корпусе 2, имеющем крепежные отверстия 3. Пластмассовый корпус 4 имеет два отверстия 5, предназначенные для установки выключателя на неподвижной части металлической конструкции. Через три провода 6 выключатель присоединяется в электрическую цепь контроля и управления подвижной частью конструкции с закрепленным на ней магнитом 1. Конфигурация основной области срабатывания 7 выключателя имеет вид цилиндра с закругленным торцом при линейном и соосном перемещении магнита 1 над рабочей гранью корпуса 4.

На фиг.2 представлен сборочный узел, представляющий собой экран 8, закрепленный на стеклянном баллоне геркона 9, изогнутые и обрезанные выводы 10 которого припаяны к плате 11 с отверстиями 12, через которые провода 6 припаяны к медненным секторам 13, изолированным друг от друга дорожками 14 со снятым меднением.

На фиг.3 показано расположение секторов 13 и дорожек 14 на плате 11 между отверстиями 12 и 15, предназначенными для выводов 10 геркона 9, конфигурация которого представлена на фиг.4. Экран 8 при установке платы 11 в корпусе 4 фиксируется внутренними приливами 16, а плата 11 центрируется при помощи приливов 17, обеспечивая нужную ориентацию геркона 9 относительно рабочей грани корпуса 4, представленного на фиг.5.

На фиг.6 представлены экспериментальные зависимости расстояния срабатывания (L сраб — кривая 18) и расстояния отпускания (L отп — кривая 19) выключателя, использующего геркон МКС-14104 с различной магнитодвижущей силой срабатывания (МДС сраб ).

Выключатель работает следующим образом. Корпус 4 с помощью отверстий 5 устанавливается на неподвижной части металлической конструкции таким образом, чтобы центр рабочей грани корпуса 4 находился напротив центра постоянного магнита 1, закрепленного через отверстия 3 в корпусе 2 на подвижной части металлической конструкции. Допустимое смещение между центрами при установке постоянного магнита 1 на плоскости, параллельной рабочей грани корпуса 4, продольная ось симметрии которой соосна продольной оси симметрии постоянного магнита 1, должно находиться в пределах области срабатывания 7 выключателя, находящейся на рабочей грани корпуса 4 вокруг его центра. Подвижная часть металлической конструкции вызывает возвратно-поступательное перемещение постоянного магнита 1 над рабочей гранью корпуса 4, обеспечивая заданную соосность между продольными осями симметрии постоянного магнита 1 и рабочей гранью корпуса 4.

При приближении постоянного магнита 1 к рабочей грани корпуса 4 на расстояние L сраб происходит переключение контакт-деталей геркона 9, который возвращается в исходное состояние при удалении постоянного магнита 1 на расстояние L отп , превышающее L сраб на величину (L отп -L сраб ), являющуюся дифференциалом хода выключателя.

Для обеспечения минимально допустимых значений расстояния срабатывания, отпускания и дифференциала хода для прецизионного выключателя, использующего герконы МКС-14104 с магнитодвижущей силой срабатывания от 10 А до 20 А, необходимы меры по ослаблению магнитного потока, создаваемого постоянным магнитом 1, отлитым из сплава ЮНДК-35Т5БА в виде цилиндрического стержня диаметром 7 -0,12 мм и длиной 15 -0,12 мм, при этом допустимый разброс между магнитами по абсолютным значениям магнитной индукции в центре торца постоянного магнита 1 находится в пределах от 0,1 мТ до 0,16 мТ, а для каждого магнита соотношение индукции с торца у северного полюса B N к индукции с торца у южного полюса B S должно находится в пределах

Прецизионность выключателя обусловлена стабильностью формы и геометрии основной области срабатывания 7 выключателя с различными герконами и магнитами. Для компенсации допустимых разбросов между магнитами и герконами на стеклянном баллоне геркона 9 установлен ферромагнитный экран 8, представляющий собой 15 мм отрезок пермаллоевой трубки диаметром 3 мм с толщиной стенки 0,15 мм.

Реализация предлагаемого технического решения с использованием герконов МКС-14104 или КЭМ-3 позволила разработать прецизионный концевой выключатель СКВ-04, имеющий небольшой (несколько мм) дифференциал хода управляющего магнита относительно рабочей грани корпуса выключателя. Кроме того, малое расстояние срабатывания выключателя, сравнимое по величине с дифференциалом хода, позволяет расширить область его применения, в частности для контроля замков-фиксаторов в устройствах с подвижными частями конструкции. Использование постоянного магнита, изготовленного из сплава ЮНДК-35Т5БА в виде цилиндрического стержня диаметром 7 мм, длиной (15-25) мм, и магнитомягкого ферромагнитного экрана, изготовленного из цилиндрической трубки диаметром 3 мм с толщиной стенки 0,15 мм, расположенного по всей длине стеклянного баллона у геркона МКС-14104 или КЭМ-3, позволило создать выключатель, способный обеспечивать расстояние срабатывания в пределах (2-5) мм с дифференциалом хода (1-4) мм при установке выключателя на массивном шасси, подверженного воздействию механического удара одиночного действия с пиковым ускорением 7500 м/с 2 (750 g) длительностью (0,1-2) мс.

Читайте так же:
Для чего выключатель дифференциальный узо

Официальная публикация
патента РФ № 2307418

patent-2307418.pdf

ГЕРКОНОВЫЕ РЕЛЕ

Виды и типы герконовых реле

Герконовое реле — устройство, используемое для коммутации электрических цепей.

В отличии от электромеханических реле, в которых коммутация происходит посредством механического воздействия на контактные группы, в герконовых реле исполнительным элементом является — один или несколько герконов.

В зависимости от назначения или класса устройства замыкание или размыкание контактов происходит при помещении контактной группы в магнитное поле.

Также незначительная напряженность управляющего магнитного поля и высокое быстродействие позволяют использовать данный вид реле для коммутации цепей управления электронных блоков высокочувствительных аппаратов.

Еще одним из преимуществ герконовых реле перед остальными релейными устройствами коммутации является защищённость контактной группы от воздействия влаги, пыли и других неблагоприятных факторов, которые могут привести к преждевременному износу и выходу реле из строя.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ

Принцип действия герконовых реле основан на свойстве некоторых ферромагнитных материалов менять свою ориентацию в пространстве под действием магнитного поля, а именно при возбуждении магнитного поля в катушке, подключенной к цепи управления, происходит намагничивание контактов геркона.

Вследствие этого происходит замыкание или размыкание контактной группы, находящейся в герметично запаянной колбе.

  • устройства с нормально открытой (разомкнутой) контактной группой;
  • с нормально закрытой (замкнутой) контактной группой;
  • реле с комбинированной группой контактов, при чем коммутация может осуществляться как с помощью одного геркона с контактами разных типов, так и группой герконов.

По конструктивному исполнению реле герконовые коммутационные устройства также можно подразделить на:

Сухие — колба геркона заполнена инертным газом, также для увеличения допустимых токов контакты геркона могут помещаться в вакуум.

Смоченные — для предотвращения вибрации контактов на место их соприкосновения помещается некоторое количество ртути.

  1. Напряженность магнитного поля, вырабатываемого катушкой, при котором происходит коммутация контактов геркона.
  2. Напряженность магнитного поля, при котором происходит обратная коммутация цепи.
  3. Напряжение пробоя — значение напряжения при котором происходит пробой нормально открытой контактной группы геркона.
  4. Время реакции — время между подачей сигнала на катушку и замыканием или размыканием контактов.
  5. Период отпускания — время между снятием напряжения с катушки и возвращением контактов геркона в нормальное состояние.
  6. Количество циклов коммутации — число замыкания и размыкания контактов при котором сохраняются заданные рабочие параметры устройства.
  7. Коммутируемая мощность — максимально допустимая мощность, которую выдерживают контакты устройства без потери функционала.
  8. Допустимое напряжение — максимально допустимое напряжение в управляемой цепи.
  9. Допустимый уровень вибрации — при вибрации, превышающей допустимые производителем нормы возможно нарушение герметичности колбы геркона или самопроизвольное замыкание контактов.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ГЕРКОНОВЫХ РЕЛЕ

Наиболее широкое применение герконовые реле получили в системах сигнализации и телеметрии. Они обеспечивают возможность коммутации нескольких независимых цепей с помощью одного устройства, что позволяет включать систему звукового или светового оповещения с одновременной подачей сигнала на пульт охраны.

При кажущейся простоте блокировать такую систему довольно сложно. При этом в ней отсутствуют элементы, которые можно вывести из строя направленным электромагнитным импульсом, в отличии от систем, основанных на полупроводниковых элементах.

Также на основе описываемого вида реле возможно построение простейших логических схем, для этой цели могут применяться герконы с эффектом памяти — их особенностью является сохранение положения контактов даже после снятия управляющего импульса, возврат же в нормальное положение производится подачей сигнала обратной полярности на катушку устройства.

Помимо низковольтной аппаратуры герконы применяются в цепях управления с рабочим напряжением несколько тысяч вольт, а отдельные устройства выдерживают напряжение до 100 кВ.

Отдельная разновидность высоковольтных герконов применяется в устройствах релейной защиты высоковольтных линий. В этом случае в конструкции предусматриваются дугогасительные и демпферные устройства, препятствующие появлению вибрации и дребезга контактной группы.

Таким образом использование герконовых реле открыло новую веху в приборостроении и проектировании релейного оборудования.

© 2012-2021 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Герконы и герконовые реле

герконыНаименее надежным узлом электромагнитного реле является контактная система. Существенным недостатком также является наличие трущих металлических деталей, износ которых приводит к снижению работоспособности реле.

Перечисленные недостатки привели к созданию герметических магнитно управляемых контактов, которые называются герконы.

Принцип действия герконов

Принцип действия герконов основан на использовании сил взаимодействия, возникающих в магнитном поле между ферромагнитными телами. При этом силы вызывают деформацию и перемещение ферромагнитных токопроводов электронов.

герконыМагнитоуправляемый контакт (геркон) представляет собой электрический аппарат, изменяющий состояние электрической цепи посредством механического размыкания или замыкания ее при воздействии управляющего магнитного поля на его элементы, совмещающие функции контактов, пружин и участков электрической и магнитной цепей.

Использование герконов в технике. Герконовое реле

В настоящее время на базе герконов создано большое количество герконовых реле, кнопок, тумблеров, переключателей, распределителей сигналов, датчиков, регуляторов, сигнализаторов и т. д. Во многих отраслях техники для контроля положения подвижных деталей целессобразно использование герконовых датчиков, счетчиков готовой продукции. ,

Устройство простейшего герконового реле

герконовое релеПростейшее герконовое реле с замыкающими контактами состоит из двух контактных сердечников с высокой магнитной проницаемостью (пермаллой), размещенных в стеклянном герметичном баллоне, заполненном либо инертным газом, либо чистым азотом, либо сочетанием азота с водородом. Давление внутри баллона герконового реле 0.4¸0.6*10^5 Па.

Инертная среда предотвращает окисление контактных сердечников. Стеклянный баллон герконового реле устанавливается внутри обмотки управления, питаемой постоянным током. При подаче тока в обмотку герконового реле возникает магнитное поле, которое проходит по контактным сердечникам через рабочий зазор зазор между ними и замыкается по воздуху вокруг катушки управления. Создаваемый при этом магнитный поток при прохождении через рабочий зазор образует тяговую электромагнитную силу, которая, преодолевая упругость контактных сердечников, соединяет их между собой.

Читайте так же:
Автоматический выключатель с кнопкой включения

Для создания минимального переходного сопротивления контактов, поверхности касания герконов покрывают золотом, радием, паладием или (на худой конец) серебром.

При отключении тока в обмотке электромагнита герконового реле сила исчезает, и под действием сил упругости контакты размыкаются.

В герконовых реле отсутствуют детали, подвергающиеся трению, а контакты сердечника многофункциональны, так как при этом выполняют одновременно функцию магнитопровода, пружины и токопровода.

герконовое релеДля уменьшения размеров намагничивающей катушки увеличивают допустимую плотность тока, используя для намотки теплостойкий эмалированный провод. Все детали изготавливаются штамповкой, а соединяются сваркой или пайкой. Для уменьшения зоны включенного состояния в герконах применяются магнитные экраны.

Пружины герконов не имеют предварительных натягов, поэтому включение их контактов происходит без периода трогания.

Если в герконах наряду с электромагнитом используется постоянный магнит, то герконы из нейтральных переходят в поляризованные.

В отличии от электромагнитных реле обычного типа, у которых контактное нажатие зависит от параметров контактных пружин, контактное нажатие герконовых реле зависит от МДС обмотки и увеличивается с ее ростом.

Из-за технологической погрешности коэффициента возврата герконовые реле имеют большой разброс от 0,3 до 0,9. С целью увеличения коммутационного тока и номинальной мощности герконовые реле имеют дополнительные дугогасительные контакты. Такие реле называются герметичные силовые контакты или герсиконы. Промышленностью выпускаются герсиконы от 6,3 до 180 А. Частота включений в час достигает 1200.

С помощью герсиконов осуществляется пуск асинхронных двигателей мощностью до 3 кВт.

Герконовые реле на ферритах

Особый класс герконов – реле на ферритах, которые обладают свойством памяти. В таких реле для переключения в катушку необходимо подать импульс тока обратной полярности с целью размагничивания ферритного сердечника. Они называются герметизированные запоминающие контакты или гезаконы.

Достоинства герконовых реле

герконовое реле1. Полная герметизация контакта позволяет их использовать герконовые реле в различных условиях влажности, запыленности и т. д.

2. Простота конструкции, малая масса и габариты.

3. Высокое быстродействие, что позволяет использовать герконовые реле при высокой частоте коммутаций.

4. Высокая электрическая прочность межконтактного промежутка.

5. Гальваническая развязка коммутируемых цепей и цепей управления герконовых реле.

6. Расширенные функциональные области применения герконовых реле.

7. Надежная работа в широком диапазоне температур (-60¸+120°С).

Недостатки герконовых реле

1. Низкая чувствительность у МДС управления герконовых реле.

2. Восприимчивость к внешним магнитным полям, что требует специальных мер по защите от внешних воздействий.

3. Хрупкий баллон герконовых реле, чувствительный к ударам.

4. Малая мощность коммутируемых цепей у герконов и герсиконов.

5. Возможность самопроизвольного размыкания контактов герконовых реле при больших токах.

6. Недопустимое замыкание и размыкание коатактов герконовых реле при питании переменным напряжением низкой частоты.

Герконовые реле, выпускаемые отечественными производителями

За десятилетие фактического простоя отечественной релейной промышленности рынок России заполнялся зарубежными герконовыми реле (преимущественно китайскими, тайваньскими, германскими), их использование стало привычным, их заложили в старые разработки и в то немногое, что сейчас появляется в системах автоматики, измерительной техники и т. п.

В основном герконовые реле конструктивно выполняются на базе геркона с обрезанными выводами, находящегося внутри обмотки управления, с герконом и катушкой, приваренными к выводам технологической рамки достаточно сложного контура, которые после опрессовки специальной пластмассой и вырубки перемычек на рамке образуют собственно реле (скажем, в стандартном корпусе DIP). Для защиты логической микросхемы от перенапряжений обмотка управления реле шунтируется демпфирующим диодом.

Извечная проблема поиска компромисса между двумя взаимоисключающими требованиями к таким реле — высокое контактное нажатие и чувствительность — здесь практически не решается из-за отсутствия обеспечения высокой магнитной проводимости для концентрации магнитного потока (создающего электромагнитную силу) в межконтактном зазоре геркона реле, то есть из-за невыполнения основного требования к конструкциям магнитной системы. Обрезка выводов геркона, резко снижающая параметры магнитной системы таких реле, практически не компенсируется введением магнитных экранов (10–15 % выигрыша против потери 60–70 % чувствительности и, соответственно, мощности управления).

ОАО «Рязанский завод металлокерамических приборов» (ОАО «РЗМКП»), разработав реле РГК-41и РГК-48, частично устраняющие указанные недостатки (в основном за счет подбора геркона), в настоящее время начал выпуск простых каркасных герконовых реле открытого типа РГК-49, РГК-50 и реле, по нашему мнению, следующего поколения — РГК-53, в котором сконцентрированы основные достоинства герконов и устранены недостатки их размещения в реле.

Герконовые реле РГК-53, управляемые логической микросхемой серии ТТЛ, коммутировали в электрическую цепь с активной нагрузкой в режиме 6 В — 10 мА без отказов вплоть до 10 млн циклов коммутации. Герконовое реле РГК-53 будет незаменимо в аппаратуре, для которой особенно важны как габариты и масса реле, так и мощность, потребляемая управлением.

Эти герконовые реле имеют определенные преимущества по сравнению со своими аналогами, выпускаемыми фирмами Китая и Тайваня, хотя и изготавливаются на одних и тех же герконах (например, МКА14103 производства РЗМКП).

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector