Тема 17. Герконовые и гезаконовые реле

В настоящее время в технике автоматической коммута­ции все большее распространение получают устройства релейного типа, получившие название герконовых реле. Простейшее герконовое реле (рис.23а) состоит из обмотки 1, контактных пластин 2, помещенных в герметизированный стеклянный баллон 3, и защитного экрана 4. Кон­тактные пластины изготавливают из никелево-железных или кобальто-железных сплавов. Для улучшения качества электрического контакта концы пластин покрывают тонким слоем золота или родия. В нера­бочем состоянии между пластинами имеется небольшой воздушный зазор. Стеклянный баллон заполняется сухим инертным газом (азот, аргон) при давлении, близком к нормальному атмосферному, и герме­тизируется. Основным назначением газа является предотвращение искрообразования при замыкании и размыкании пластин.

При пропускании тока через обмотку реле создается магнитный поток Ф, который проходит через пластины, воздушный зазор между ними и замыкается через внешнюю часть магнитной цепи по защитному экрану. Под воздействием магнитного потока пластины намагничиваются и их концы притягиваются друг к другу, образуя электрический контакт. Как и в обычном электромагнитном реле, контакт замкнут до тех пор, пока через обмотку реле проходит ток. При выключении тока контактные пластины размыкаются под действием силы упругости. Преимуществом герконовых реле по сравнению с обычными элек­тромагнитными реле является: защищенность контактов от внешних климатических воздействий; большой срок службы (количество сраба­тываний достигает 5 10 ⁸—10⁹); меньшая масса и габариты; неболь­шое время действия (время срабатывания 0,8—2 мс, а время отпуска­ния 0,5—1,5 мс); пригодность для монтажа на печатных платах; высо­кая надежность при эксплуатации. Число герконов, помещаемых внутрь обмотки, зависит от размеров каркаса и может быть различным от 1 до 10, а при необходимости и более.

Наряду с герконами, имеющими контакт на замыкание, имеются герконы с контактом на переключение. Одна из возможных конструк­ций геркона с контактом на переключение приведена на рис.23 б. В стеклянный баллон запаиваются три контактные пластины: 1 — из магнитонепроводящего сплава (например, латунь); 2 и 3 — из магнито-проводящего сплава. В исходном состоянии под действием сил упруго­сти пластины 1 и 2 замкнуты. При пропускании тока через обмотку возникающий магнитный поток намагничивает контактные пластины 2 и 3, и они притягиваются друг к другу. Пластина 1представляет для магнитного потока большое сопротивление и не изменяет своего поло­жения. При изготовлении подобного геркона требуются высокая точ­ность установки пластин и выбор сил упругости с тем, чтобы пласти­на 1 под действием сил упругости не прижималась к пластине 2 в ра­бочем положении. Для удержания геркона в рабочем (замкнутом) состоянии без рас­хода тока разработаны специальные герконовые реле — ферриды. В таком реле (рис. 23.в) геркон 1 размещается на концах сердечника 2 в виде полукольца, изготовленного из ферритового материала, име­ющего большое остаточное намагничивание. При пропускании через обмотку 3 импульса постоянного тока /₃ достаточной величины сердеч­ник намагничивается и контакты геркона замыкаются. После оконча­ния импульса тока геркон остается замкнутым под воздействием маг­нитного потока сердечника. Для размагничивания сердечника с целью размыкания геркона через обмотку пропускают импульс тока

I_р проти­воположной полярности.

Рисунок 23 - Конструкция герконового реле:

а) с контактом на замыкание; 6) с контактом на переключение; в) феррид

Гезаконы. Для изготовления контактных пружин может быть использован материал, представляющий собой переменный магнит с прямоугольной петлей гистерезиса. Это позволяет создать геркон с внутренней магнитной блокировкой. В отечественной лите­ратуре герконы с внутренней магнитной блокировкой получили название гезаконов, а в иностранной — ремридов или меоридов.

Сложность создания гезакона заключается в том, что используе­мый для контактных пружин материал наряду со свойствами, присущими переменному магниту, должен иметь и ряд специфиче­ских свойств, позволяющих изготовлять контактные пружины и запаивать их в стеклянный баллон без изменения магнитных свойств. Технология изготовления гезаконов аналогична техно­логии изготовления герконов. Покрытие из благородного метал­ла контактирующих поверхностей может внести в магнитную цепь магнитное сопротивление, поэтому оно должно быть достаточно тонким (1,5—3 мкм).

Принцип действия гезаконов аналогичен принципу действия герконов. Для замыкания гезакона в обмотку подается импульс тока, магнитное поле которого производит согласованное намаг­ничивание обеих.контактных пружин, они притягиваются и кон­такт замыкается. При выключении тока пружины остаются намаг­ниченными, а 'контакт замкнутым. В отличие от геркона, размы­кание гезакона можно произвести или размагничиванием язычков, или их встречным намагничиванием.

В первом случае в обмотку подается импульс тока обратной полярности, который создает магнитный поток, противоположный магнитному потоку намагниченных пружин. В результате этот по­ток уменьшается, т. е. пружины размагничиваются и.под дейст­вием упругих сил размыкаются. Недостатком рассмотренного спо­соба размыкания гезакона является возможность недостаточного размагничивания или перемагничивания пружин, вследствие чего з обоих случаях контакты остаются замкнутыми. Чтобы избе­жать этого, требуется ограничение тока размагничивания снизу и сверху с учетом разбросов магнитных и механических парамет­ров гезаконов.

Во втором случае для управления гезаконом необходимо иметь несколько обмоток. На рис. 24 показан гезакон с тремя обмот­ками, две из которых (1 и 2) включены согласованно, а третья (3) — встречно. Для включения гезакона импульс подается к зажи­мам обмоток 1и 2. Ток, про­ходя через обмотки 1и 2, вызывает согласованное на­магничивание контактных пружин. Для выключения гезакона (показало в круж­ках) импульс той же поляр­ности подается к зажимам обмоток 1и 3. Ток, проходя через об­мотки 1...3, вызывает встречное намагничивание пружин Пру­жины размыкаются.

Второй способ имеет следующие преимущества: не нужно ме­нять полярность тока выключения (один источник), не требуется ограничение тока сверху, увеличивается устойчивость работы гезакона. Для исключения влияния обмоток, находящихся над разны­ми контактными пружинами, они отделены ферромагнитным экра­ном Э.

Рисунок 24 -Принцип действия гезакона