Принцип действия герконового реле

 

Магнитоуправляемый герметизированный контакт, называемый герконом, представляет собой электрический аппарат, изменищий 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. Магнито­управляемые контакты являются разновидностью электромагнитных реле. Впервые магнитоуправляемые контакты были применены в середине 20-х годов В.И. Коваленко, а в 1942 году В. Эллвуд запатентовал коммутационное устройство, в котором контактные сердечники (КС) были заварены в стеклянном герметичном бал­лоне (рис. 3.1)_, заполненном инертным газом. Наряду с замыкаю­щими, существуют и переключающие, и размыкающие герконы [7].

 

 

 

Рис.З.1 Герметизированный магнитоуправляемый контакт (геркон); 1 - стеклянный герметичный баллон; 2,3 - контактные сердечники; 4,5 - выводы; 6 - штенгель для удаления воздуха; 7 - обмотка управления

 

Управляющее магнитное поле для геркона мотет быть созда­но обмоткой или шиной с током или постоянным магнитом. Под действием рабочего потока Ф_d, проходящего через начальный зазор δ_н появляется электромагнитная сила Р_э, притяги­вающая КС. Удобно рассматривать приведенный геркон, у которо­го один из КС обладает бесконечной жесткостью, а другой - приведенной жесткостью:

 

с = с₁ с₂ / (с₁+с₂), (3.1)

 

где с₁ и с₂ - механическая жесткость КС.

Под действием силы Р контактный сердечник изгибается вокруг точки эаделки и проходит путь перемещения равный

 

d_А = d_н - d = Р/c, (3.2)

 

где d- текущее значение зазора, м; Р – механическая или электромагнитная сила.Н. Данное уравнение также описывает противодействующую механическую характеристику P_мех. = f (d).

При любом способе управления (рис.3.2) Магнитную пpoвoдимость геркона можно разделить на внешнюю λ_bψ и внутреннюю λ_δ. С достаточной точностью внутренняя проводимость (проводимость зазора) λs может быть определена по формулам:

; (3.3)

 

k = 6,66 + 4, 44 h/b, (3.4)

 

где k - коэффициент неравномерности магнитного поля в рабочем зазоре; а, b, h - соответственно перекрытие, ширина и толщина КС в зоне перекрытия (рис.3.2), м.

Внешняя проводимость для геркона, управляемого полем обмотки, определяется по формуле

 

, (3.5)

 

где L - полная длина геркона; z – смещение центра геркона вдоль продольной оси относительно центра обмотки управления, м; l_k- длина обмотки управления, м; d_пр.- диаметр части КС, заваренной в стекло баллона, м;. d_k - сред­ний диаметр катушки обмотки управления, м.

Внешняя проводимость для геркона, управляемого полем шины, определяется по формуле

 

, (3.6)

где S - смещение центра геркона вдоль продольной оси относительно продольной оси шины с током, м; b_ш – ширина шины, м; х - расстояние между шиной и герконом, м; а - угол между продольной осью геркона и направления тока в шине I_ш.

Если магнитная система не насыщена, то общая магнитная проводимость λ_Σ, магнитный поток Ф_m и электромагнитная сила P_э равны соответственно:

 

λ_Σ = λ_δ λ_вм / (λ_δ + λ_вм); (3.7)

 

 

 

Ф_m = F λ_Σ. (3.8)

 

P_э = Ф²_m /[l μ₀ b (a + kδ)]. (3.9)

 

Максимально допустимое предельное значение начального

зазора δ_n, соответствующего определенной жесткости С и максимальному потоку Ф_m в контактных сердечниках

 

, (3.10)

 

где Ф_m = В_макс bR; В_макс ≈ 1.5 Тл - магнитная индукция насыщения контактных сердечников, при достижении которой усилие достигает своего предельного значений и не изменяется даже при значительном увеличении F.