Использование герконов в технике. Герконовое реле

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.

Магнитоуправляемый 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

Простейшее 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.

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.

Для 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.

Герсиконы

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

1. 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.

 

Применение

* Клавиатуры — клавишных синтезаторов и компьютеров (в клавиатурах компьютеров
практически не используется с середины 1990-х годов) (удачное использование всех
достоинств геркона).

* Клавиатуры промышленных приборов, где требуется долговечность и
взрывобезопасность.

* Датчики: охранные, велокомпьютеров и т. п.

* Подводное оборудование: фонари для дайвинга, подводной охоты.

* Лифты: датчики позиционирования кабины

* Теле-радио аппаратура

Основная тенденция — замена герконов твердотельными датчиками Холла.

 

Дифференциальное реле.

 

Устройство защитного отключения. УЗО. дифференциальное реле,

диффавтомат - все это одно и тоже конструктивное устройство.

Дифференциальное реле или УЗО предназначено для обеспечения

защиты человека от поражения электрическим током при прямом

прикосновении к одной из токоведущих частей (оголенный провод,

корпус электрического аппарата попавшего под напряжения и т.д.)- и

способно защитить от возгораний и пожаров, возникающих на

объектах вследствие возможных повреждений изоляции, неисправностей

электропроводки и электрооборудования. УЗО устройство защитного отключения

(диффреле) определяет возникший в проводке дисбаланс тока вследствие возникновения

тока утечки и отключает в течении 10-20 мсек (механическая инерция аппарата) подачу

электропитания.

Устройство защитного отключения (УЗО) отслеживает утечку тока из цепи (тело

человека выступает в роли проводника) и обеспечивает автоматическое отключение

электропитания аварийного участка электроснабжения за время, не превышающее 20мсек

(+40...-60%) с момента возникновения утечки.

Выпускаются дифференциальные реле двух типов: АС и А. Тип АС реагирует на утечку

переменных (синусоидальных) токов. Но в электрических цепях, питающих

оборудование, в составе которого имеются выпрямители или управляемые тиристоры,

при пробое изоляции возможна утечка не только переменного, но и постоянного

(пульсирующего) тока. УЗО типа АС на это не реагирует. Дифференциальное реле типа А

предназначено для таких случаев. В инструкциях п» эксплуатации на некоторые бытовые

приборы, например, стиральные машины и холодильники, можно встретить указание о

необходимости установки именно этого типа реле.

Дифференциальный автомат - название, возникшее в обиходе (дифавтомат) присвоено устройству защитного отключения со встроенной защитой от сверхтоков (токов короткого замыкания и токов перегрузки). Он срабатывает в обоих случаях - как при утечке тока на землю, так и при коротких замыканиях или перегрузке.

Дифференциальное реле проводит сравнительный векторный анализ тока фаза - ноль. Если векторная сумма не равна нулю, подается сигнал на механизм отключения устройства.

Дифференциальное реле всегда должно использоваться с автоматическим выключателем для защиты от короткого замыкания или токов перегрузки. Дифференциальное реле по номинальному току должно быть больше, чем автоматический выключатель на этой линии. Например, если автомат 40 ампер, то УЗО выбирается 63А. Таким образом, номинальный ток УЗО, не означает, что оно отключится при 40А, а значит, что при 60А оно перегорит.

 

Второй вариант (дифференциального реле):

Мая 2012

Основные параметры автомата

Собственное и полное время отключение:

а) номинальный длительный ток,

б) номинальное напряжение,

в) предельный ток отключения.

Под собственным временем отключения автомата понимают: время от момента когда ток достигает значения тока срабатывания-Iср.а. до начала расхождения его контактов.

(Ток срабатывания, время размыкания, и гашения дуги.)

 

Токоведущая цепь

При номинальных токах до 200 ампер, применяется одна пара контактов, которая для увеличения дугостойкости может быть облицована металлокерамикой. При токах выше 200 ампер, применяются двухступенчатые контакты, или пары главных и дугогасительных контактов.

В универсальных автоматах работающих селективно создается определенная выдержка времени при протекании тока КЗ, размыкание контактов в течение этого времени не допустимо.

Расцепители автоматов

Отключение автоматов происходит под действием расцепителей. Наиболее распространены максимальные расцепители. Для защиты оборудования от перегрузок необходимо, что бы время токовое характеристик расцепителя была, возможно, ближе к характеристики защищаемого объекта. В максимальных расцепителях широко используются электромагнитные системы и тепловые системы с биметаллической пластиной.

Электромагнитный расцепитель обладает высокой электродинамической и термической стойкостью, а так же стойкостью к механическим воздействиям.

Обмотка электромагнита включается последовательно с нагрузкой.

Регулирование тока срабатывания может производится за счет натяжения противодействующей пружины расцепители или изменения числа витков обмотки расцепителя.

Выдержки времени зависимые от тока нагрузки создаются замедляющими устройствами, осуществляющими демпфирование за счет вязкости жидкости или газов.

Наиболее просто зависящая от тока выдержка времени получается с помощью тепловых расцепителей аналогичных по конструкции как тепловые реле.

Недостатки: расцепителей (тепловых): 1) Слабая термическая стойкость требует быстрого отключения при отключении больших токов. 2) С ростом отключаемого тока растет усилие необходимое для расцепления автоматов, поэтому тепловой расцепитель применяется при токах до 200 ампер. 3) Выдержка времени тепловых зависит от температуры окружающей среды. 4) Разброс в токе срабатывания у тепловых расцепителей примерно в два раза больше чем у электромагнитных. 5) Малая термическая стойкость тепловых расцепителей определяет малую допустимую длительность КЗ, что затрудняет получения необходимой селективности.

 

Для дистанционного отключения автомата устанавливается независимый электромагнитный расцепитель. Электромагнит, которого может быть как постоянного, так и переменного тока. Обмотка этого электромагнита рассчитывается на кратковременный режим работы.

Номинальное напряжение расцепителя берется не выше 220 вольт, если источник питания имеет больше высокое напряжение, то ставится добавочный резистор.

 

 

Мая 2012

 

Выбор по току КЗ

1. для автоматов с электромагнитным расцепителем:

2. для автоматов с комбинированным расцепителем:

Предельный ток отключения автомата I откл.а. должен быть не менее тока КЗ.

Общие сведения

1. Назначение и основные параметры.

Выключатели высокого напряжения предназначены для коммутации цепей переменного тока с напряжением 3 киловольта и выше, во всех режимах возможных в эксплуатации:

Режимы:

Включение и отключение номинальных токов, токов КЗ, токов холостого хода трансформаторов и емкостных токов конденсаторных батарей и длинных линий.

Основные параметры выключателей:

Номинальное напряжение, номинальный ток, номинальный ток термической стойкости, номинальный ток электродинамической стойкости, номинальный ток отключения, номинальный ток включения, собственное время включение и отключение выключателя, полное время включение и отключение.

2. Номинальный ток отключения.

Номинальный ток отключения - это наибольший ток, который выключатель способен надежно отключать при возвращающемся напряжении между фазами равном наибольшему рабочему напряжению сети.

Значение номинального тока отключения характеризует отключающую способность выключателя.

Сохранность энергетического оборудования бесперебойность энергоснабжения, а так же устойчивость параллельно работающих систем требует, что бы длительность КЗ отграничивалась временем от 0.05 до 0.1 сек.

Номинальный ток включения.

Это наибольший ток короткого замыкания, на который выключатель включается без сваривания контактов и других повреждении, препятствующих его дальнейшей работы.

Время включения отключателя - это время от подачи команды на включение до полного завершения операции включения.

Формула амплитуды ударного тока КЗ:

 

 

Требования к выключателям.

1. Требование. Особы высокое надежность работы во всех эксплутационных режимах

2. Отключение выключателя любых нагрузок не должно сопровождаться перенапряжениями опасными для изоляции элементов установки.

3. Отключение цепи при КЗ должно происходить за минимальное возможное время.

4. Выключатель должен обеспечивать надежное отключение цепи при условиях восстановления напряжения.

5. Выключатель должен допускать возможное большее число отключении КЗ без ревизии и ремонта.

Современные выключатели могут отключать без ревизии до 10 КЗ.

6. Отключение КЗ не должно сопровождаться выбросом из него пламени и раскаленных газов.

Классификация выключателей.

Выключатели классифицируются по методу гашения дуги.

По виду изоляции токоведущих частей между собой и на землю.

По принципам, заложенным в конструкцию дугогасительного устройства.

 

В масленых выключателях дуга образующаяся между контактами горит в трансформаторном масле. Под действием энергии дуги масло разлагается и образующиеся при этом газы и пары используются для ее гашения.

 

В зависимости от способа изоляции токоведущих частей различают:

баковые выключатели и маломасленные выключатели.

 

В баковых выключателях токоведущие части изолируются между собой и от земли с помощью масла находящегося в стальном баке, соединенном с землей.

В маломасленных выключателях изоляция производится с помощью твердых диэлектриков и масла.

В воздушном выключателе в качестве гасящей среды используется сжатый воздух, находящийся в баке под давлением от 1 до 5 мегапаскалей. Изоляция токоведущих частей между собой осуществляется с помощью твердых диэлектриков и воздуха.

В элегазовых выключателях гашение дуги осуществляется за счет охлаждения ее в двигающемся с большой скоростью элегазом, который и используется как изолирующая среда. Не он ионизированный газ.

В электромагнитных выключателях установлена дуга гасительное устройство в виде лабиринтно - щелевой камеры из твердого диэлектрика. Гашение дуги происходит за счет увеличения сопротивления дуги, вследствие ее интенсивного удлинения и охлаждения.

В вакуумных выключателях контакты расходятся под вакуумом (давление равно =10 минус 4 степени паскаля) возникающая при расхождении контактов дуга быстро гаснет благодаря интенсивной диффузии зарядов в вакууме.

 

 

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.

Магнитоуправляемый 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.,