Магнитоуправляемые контакты

(ГЕРКОНЫ)

Магнитоуправляемым контактом называется кон­такт электрической цепи, изменяющий ее состоя­ние посредством механического замыкания или раз­мыкания при воздействии управляющего магнитно­го поля на его элементы, совмещающие функции контактов и участков электрических и магнитных цепей. Магнитоуправляемый контакт, помещенный в герметизированный баллон, называется гермети­зированным магнитоуправляемым контактом, или герконом.

Существуют сухие (с твердыми контактами) и смоченные (жидкометаллические) магнитоуправляемые контакты (МК).

Так как детали МК реализуют функции контак­тов и участков электрических и магнитных цепей, им дали название " контактные сердечники " (КС); используется также термин " контакт-детали ". Кон­тактные сердечники бывают подвижными и непод­вижными. Часто подвижные КС выполняются гиб­кими, в этом случае они играют роль возвратной пружины. Магнитоуправляемые контакты с гибки­ми подвижными КС называются безъякорными. К безъякорным относятся язычковые и мембранные МК, из которых первые получили наибольшее рас­пространение. Якорные МК бывают как с возврат­ной пружиной, так и без нее. Возврат якоря в ис­ходное положение при отсутствии пружины осуще­ствляется магнитным полем. Язычковыми называются МК, содержащие КС в виде консольно закрепленных пластин или стерж­ней, изгибающихся под действием магнитного поля.

Симметричный язычковый замыкающий МК (см. рис. 5.1, а) является простейшей конструк­цией, состоящей из одинаковых подвижных КС 1 и 2, заваренных в стеклянную трубку диаметром от 2,0 до 5,5 мм, которая после изготовления МК об­разует герметизированный баллон 3. Длина баллона составляет от 7,5 до 50 мм. Общая длина (с выво­дами) язычковых МК от 20 до 80 мм. При изготов­лении МК баллон заполняется сухим защитным га­зом (например, азотом, водородом или их смесью) при различных давлениях или вакуумируется.

Внутренние концы КС, имеющие толщину h и ширину b, в язычковых МК перекрываются на расстоянии а (рис. 5.1, а, б) и имеют контактное по­крытие размером Δ (рис. 5.1, б) от единиц до де­сятков микрометров.

При отсутствии управляющего магнитного поля перекрывающиеся поверхности внутренних концов КС удалены одна от другой на размер начального немагнитного рабочего зазора δ_Н (рис. 5.1, б). При этом между поверхностями контактных покрытий имеется раствор δ_р, который у язычковых МК составляет обычно от 40 до 300 мкм. Внешние кон­цы КС служат для присоединения МК к коммути­руемой электрической цепи.

При воздействии управляющего магнитного поля шины 7 с током, обмотки 8 с током или постоянного магнита 9 (см. рис. 5.1, а) между КС возникает электромагнитная сила, которая, преодолевая меха­ническую силу упругости КС, приближает их внут­ренние концы один к другому. При определенном значении поля (значении срабатывания) КС пере­ходят в замкнутое состояние, которому соответству­ет конечный рабочий зазор δ_К (рис. 5.1, в). Умень­шение поля до значения отпускания вызывает раз­мыкание КС под действием сил их упругости.

Асимметричный язычковый замыкающий МК (см. рис. 5.1, г) имеет разные КС, один из которых более гибкий. Такая конструктивная схема решает проблему миниатюризации, так как при этом для одного и того же раствора и возвращающей меха­нической силы КС удается уменьшить длину бал­лона по сравнению со схемой симметричного испол­нения.

В исходном состоянии большинства язычковых переключающих МК (рис. 5.1, д, е) переключаю­щий КС 4 механически поджат к размыкаемому КС 5. При определенном значении управляющего магнитного поля происходит перемещение переключа­ющего КС от размыкаемого 5 к замыкаемому КС.

В конструкции, показанной на рис. 5.1, д, КС 1 обычно выполняется неподвижным; из двух дру­гих КС переключающий КС 4 обладает существен­но большей гибкостью.

Конструкция, изображенная на рис. 5.1, е, име­ет один подвижный и два неподвижных КС (1 и 5). Возможность переключения в этой конструкции обеспечивается за счет создания асимметрии: боль­шего рабочего зазора между КС 4 и 5 по сравнению с зазором между КС 1 и 4 (с этой целью на КС 5 устанавливается немагнитная контакт-деталь 6, на­пример, как показано на рисунке), разных пере­крытий между КС, выполнения КС 5 с меньшим по­перечным сечением, чем КС 1, с целью насыщения КС 5 при воздействии магнитного поля.

Смоченные МК (жидкометаллические — ЖМК) — это МК, внутри герметизированного баллона кото­рых токопроводящие детали частично или полнос­тью смочены жидким металлом. Наиболее распро­страненным смачивающим материалом в настоящее время является ртуть. Существуют язычковые за­мыкающие и переключающие ЖМК. К отечест­венным язычковым ЖМК относятся КРМ-6 (замы­кающий) и МКСР-45181 (переключающий). Ртуть в этих ЖМК к месту контакти­рования поднимается по капиллярам из резервуара, находящегося внизу баллона. Резервуарные ЖМК могут работать при отклонениях от вертикального положения на 15—45°.

Существуют язычковые безрезервуарные ЖМК (например, отечественный МКАР-15102), в которых жидкий металл находится в капиллярах переключающего КС. Такие ЖМК мо­гут работать в любом пространственном положении, как и сухие МК.

Примеры якорных МК даны на рис. 5.2 и 5.3. В них подвижный КС выполняет, как и в безъякор­ных конструкциях, функцию участка магнитной це­пи. Ток, однако, во многих этих МК проходит по по­движному КС только частично. А функция возврат­ной пружины с подвижного КС полностью снята.

Рис. 5.2

Рис. 5.3

На рис. 5.2 изображена одна из таких конструк­ций — отечественный сухой замыкающий МК типа МКА-52202 повышенной коммутируемой мощнос­ти, особенность которого состоит в том, что неподвижный КС 2 выполнен в виде полоски, приварен­ной к внутренним концам вводов 1 и 9.

В средней части КС 2 имеется отверстие, образу­ющее два участка с суммарным поперечным сече­нием, меньшим, чем в остальной части этого КС. При управлении МК магнитным полем эти участки насыщаются. В результате создаются два полюса, к которым соответственно в областях двух рабочих за­зоров и притягивается якорь 5, закрепленный на электропроводящей возвратной пружине 6, сое­диненной с вводом 8 и представляющей собой еди­ное целое с контактной пружиной, на которой расположена контакт-деталь 4. Контактная пружина имеет изгиб, упирающийся в баллон 7 при разомк­нутом состоянии МК. Напротив контакт-детали 4 расположена неподвижная контакт-деталь 3. При срабатывании сначала замыкаются контакт-детали 3 и 4, а затем якорь 5 с КС 2. Размыкание проис­ходит в обратном порядке. В замкнутом состоянии ток проходит от ввода 1 (может также проходить от ввода 9) по КС 2, затем по двум параллельным пу­тем (через контакт детали 4 и 3 и притянутый корь 5) в пружину 6 и далее по вводу 8.

Такой МК предназначен для коммутации актив­ных и индуктивных цепей с током до 4 А и напря­жением до 220 В постоянного и до 380 В перемен­ного тока с частотой 50 Гц, мощностью до 250 ВА. Аналогичную конструк­цию имеет и отечественный переключающий МК повышенной мощности (тип МКС-52201).

На рис. 5.3 изображен ртутный переключаю­щий ЖМК типа МКДР-45281. Якорь 5 подвешен на возвратной пружине 4, при­варенной к штангелю 1. На якоре расположен кон­тактный элемент 6, образующий капилляр, по кото­рому ртуть из резервуара внизу баллона 3 поднима­ется к местам контактирования.

В невозбужденном состоянии подвижная система поджата пружиной 4 к контакт-деталям, располо­женным на неподвижных КС 7 и 8. При возбужде­нии магнитным полем якорь притягивается к пере­крывающимся с ним концам неподвижных КС 9 и 10. Контактный элемент при этом размыкается с контакт-деталями на КС 7 и 8 и замыкается с кон­такт-деталями на КС 9 и 10, осуществляя переклю­чение электрических цепей. Для повышения чувст­вительности ЖМК в конструкцию введен дополни­тельный магнитопровод 11, приваренный к штанге­лю 1 и имеющий перекрытие с якорем. Такой ЖМК при работе со схемами искрогашения имеет макси­мальную коммутируемую мощность 250 ВА.

Магнитоуправляемые контакты применяются в качестве элементной базы в реле, переключателях, кнопках, распределителях сигналов, датчиках, мат­ричных соединителях и других электрических ап­паратах, выпускаемых отечественной промышлен­ностью.

Лекция 20

Дата добавления: 2014-01-04