7.2. Електромеханічні комутаційні елементи

Основними перевагами електромеханічних комутаційних елементів є мале значення активних залишкових параметрів, малий опір у замкненому і великий опір в розімкненому станах. Їх загальні основні недоліки полягають в обмеженому терміні служби, відносно великих часах спрацювання та відпускання, великих габаритах, відносно великій потужності сигналів управління. Однак, відмічені недоліки у великій мірі зменшені в сучасних електромеханічних комутаційних елементах, а вказані вище переваги роблять їх незамінними при розв’язуванні певних конкретних задач.

Серед існуючих електромеханічних комутаційних пристроїв найперспективнішими для застосування в схемах електровимірювальних пристроїв, у тому числі й цифрових мостів, є герметичні магнітокеровані контакти (МК) [62, 63]. Реле на основі магнітокерованих контактів порівняно з іншими електромеханічними комутаційними елементами мають більшу швидкодію, вищу стабільність залишкових параметрів, підвищену надійність та доволі великий терміном служби.

І снує велика кількість варіантів конструктивного виконання МК. Однак, всі вони є різновидами конструкції контактної групи з магніто–м’яким матеріалом з провідним покриттям запаяної у скляний балон (рис. 7.3).

Рис. 7.3. Основні варіанти конструктивного використання МК, що працюють на замикання (а), розмикання (б) і переключення (в)

Внутрішній простір балона зазвичай заповнюється захисним газом, що переважно складається з азоту, водню, аргону або суміші азоту з воднем при нормальному або підвищеному тиску. В окремих випадках тиск газу у балоні може бути зменшеним. У всіх трьох варіантах положенням контактів керує магнітний потік Ф, направлений вздовж осьової лінії балону. За відсутності магнітного потоку Ф МК (рис. 7.3.а) розімкнені. Потік Ф намагнічує кінці феромагнітних пластин різнойменно і вони притягуються з силою F

, (7.5)

де S – площа перекриття пластин у робочому прозорі.

Магнітні контакти реле рис. 7.3.б за відсутності магнітного потоку замкнені. Магнітний потік однойменно намагнічує кінці феромагнітних пластин і вони взаємно відштовхуються із силою F, значення якої знаходиться за формулою (7.5).

Магнітні контакти реле рис. 7.3.в є послідовним з’єднанням контактів, зображених на рис. 7.3.а та рис. 7.3.б. Тут на рухому пластину одночасно діють сили притягування та відштовхування.

За станом контактних поверхонь всі МК поділяться на дві групи: сухі та змочені ртуттю [64, 65]. Останні відрізняються від сухих наявністю у балоні, наповненим воднем під високим тиском, краплі ртуті, яка, піднімаючись капілярами, змочує контактну поверхню. Це забезпечує малий та стабільний залишковий опір замкнених контактів, окрім того, усувається вібрація контактів при спрацюванні реле. Недоліком МК, змочених ртуттю, є те, що вони нормально працюють лише у вертикальному положенні (допустиме відхилення від вертикалі не повинно перевищувати 30˚). Сухі МК завдяки більш простішій конструкції та меншим технологічним вадам виготовлення поширеніші на практиці. Тому, в табл. 7.1. подані параметри в основному сухих МК [63].

Таблиця 7.1.

Характеристики герконів

Тип гер-кона	, Вт (ВА)	, А	, В	Ресурс (кількість комутацій)	Частота перемикань, Гц	час вкл., мс	Елект-рична міцність ізоляції, В	Опір зам-кнених контактів rз, Ом
						час викл., мс
1	2	3	4	5	6	7	8	9
КЭМ-1	до 30	1∙10-6 … 1	5∙10-2 … 220	104…108	100	3 0,8	500 еф	0,08
КЭМ-2	до 7,5	5∙10-6… 0,25	5∙10-2 … 180	5∙104…108	100	1.0 0,3	225 еф	0,15
1	2	3	4	5	6	7	8	9
МК-17	до 7,5	1∙10-12 … 0,15	1∙10-6 … 60	103…107	100	1.5 0.3	180 еф	0,15
МКЛ-52141	50 Вт (›103В) 100 Вт	10-4…3	1...5000	106	100	3.0 2,0	7500	0,1
МКЛ-10501	50 Вт	5∙10-11 …0,3	2∙10-6 … 90	105…5∙106	100	0.8 0.3	130 еф 185	0,2

Великим недоліком герконових реле є значний дрейф контактної е.р.с. (порядку 20 мкВ/К). Для зменшення якого застосовують змочені ртуттю контакти. Тоді е.р.с. зменшується до декількох мікровольт, а перехідний опір – до Ом [64, 65].