3.5 Реле геконові

3.5.1 Будова і принцип дії герконів

Герметизовані магнітокеровані контакти (геркони) на сьогодні є одними з основних елементів комутаційної техніки.

Рисунок 3.17 – Загальний вигляд геконових реле

Те, що обсяги виробництва герконів у світі не зменшуються, пов’язано з низкою переваг:

повністю герметизований металічний контакт, через що геркони можуть працювати в умовах підвищеної вологості та запиленості, в агресивних середовищах, при температурах від - 60°С до +150°С;
мала потужність керування (50 - 200 мВт);
низький електричний опір (0,05 - 0,2 Ом);
високий опір ізоляції (10¹⁰ - 10¹²Ом);
швидкодія (0,5 - 1,5 мс);
повна гальваніча розв’язка кіл керування і навантаження;
великий термін служби (10⁶ - 10⁸ перемикань);
висока механічна стійкість

Створення герконів викликано недоліками електромагнітних реле, таких як:

руйнування контактів електричною дугою;
можливість забруднення, окислення контактів;
наявність механічних деталей, що труться;
інерційність при спрацюванні.

Геркон складається з контактної групи, що виготовляється з пермалою, і вварена в скляний балон, заповнений інертним газом або азотом. Інколи балон встановлюється в керуючу обмотку. Так як контакти геркона керуються магнітним полем, то вони ще називаються магнітоперемикаючими контактами. Геркони можуть виконуватись з розмикаючими та перемикаючими контактами. В залежності від комутуючої напруги геркони поділяють - на низьковольтні та високовольтні (більше 1 кВ), в залежності від розміру склобалона - на стандартні та мініатюрні (менше 10 мм). Щоб уникнути впливу вібрації на спрацювання контактів використовують рідиннометалеві контакти (ртуть).

Виробництво герконів, як правило, високоавтоматизоване, прецизійне, яке потребує високої кваліфікації обслуговуючого персоналу та спеціального технологічного обладнання.

Властивості герконів і простота їх конструкції, можливість керування ними за допомогою магнітних полів, створених електричним струмом і постійним магнітом, дозволяє застосовувати їх в реле, кінцевих вимикачах, кнопках, датчиках положення, швидкості та прискорення, елементах вимірювальної апаратури та ін.

Основними тенденціями в розвитку герконів є:

мініатюризація - перехід від стандартних розмірів склобалона (14 - 15 мм) до розміру 10 мм і 7 мм. В результаті мініатюризації герконів зменшуються розміри реле і датчиків, що розширює область їх застосування;

створення малогабаритних герконів підвищеної потужності.

Фериди – герконові реле з пам’яттю. В них котушка намотана на осердя з малим часом перемагнічення. Коли вимикається живлення, осердя, за рахунок залишкового магнітного потоку, утримує контакти. Для повернення в початковий стан подають імпульс зворотньої полярності.

Рисунок 3.18 – Загальний вигляд

Герсикони – герметичні силові контакти. Струм вмикання до 180А, струм вимикання – 63А. Можуть запускати двигуни потужністю до 10 кВт.

Основні технічні дані геконів наведені в табл. 3.10.

Недоліки герконів:

низька чутливість за магніторушійною силою керування;
вплив зовнішніх магнітних полів;
крихкість скляного балону;
вібрація контактів;
мала комутаційна потужність;
саморозмикання при живленні обмоток напругою низької частоти;
нечіткість (розкид) параметрів.

Таблиця 3.10 – Технічні параметри геконових реле

Параметри	Замикаючі							Перемикаючі
Параметри	КЕМ-1	КЄМ-2	КЄМ-6	МК-10	МК-16	МК-17	МКВ-1	КЄМ-3	КЄМ-5
Загальна довжина, мм	79	41	64	40	30	45	48	54	65
Діаметр балона, мм	5,4	3	4,2	2,3	2,6	3,1	4,4	4	8
Максимальна потужність комутації, Вт	30	9	12	0,6	0,3	7,5	6	7,5	200
Максимальний струм комутації, А	1	0,25	0,15	0,03	0,01	0,25	0,2	0,25	2
Максимальна напруга комутації, В	250	160	220	36	30	80	36	180	100
Максимальний час спрацю-вання, мс	3	1,0	2	0,8	1,0	1,5	1,0	1,5	10

Геркони служать основою для виготовлення проміжних реле з контактним вузлом, що має до десяти груп контактів. Контактні групи конструктивно розташовані всередині котушки. Хоча герконові реле мають більшу швидкодію та більшу надійність, проте у них в 2-3 рази менші значення питомих струмових навантажень на контакти, вони більш критичні до перехідних процесів у комутованому колі (наприклад, при 3-5-кратному збільшенні струму в порівнянні з номінальним можливе зварювання контактів). Не рекомендується їх застосовувати і в колах, що мають ємнісні елементи, так як при комутації виникають стрибки струму. Крім того, в герконових реле виникає вібрація контактів при вмиканні, що пов’язане з наявністю сил пружності в ламелях контактів. Час вібрації контактів може складати половину повного часу спрацьовування. Для боротьби з “бряжчанням” контактів застосовують спеціальні конструктивні і схемні рішення.

3.5.2 Cпособи керування роботою герконів

Керування роботою герконів може здійснюватись як від котушки керування, так і від постійного магніту (або їх комбінаціями). Принцип дії пристроїв на герконах грунтується на зміні потоку, створюваного магнітним полем, який проходить через геркон. Ці зміни (частіше від нуля до величини, достатньої для спрацювання геркона), могут бути здійснені різними способами.

Керування з використанням котушки

Котушка повинна створювати робочу магніторушійну силу, яка забезпечить надійне спрацювання та утримання геркона в замкненому стані.

МРС робоча = (1,3...2,2) МРС спрацювання

Рисунки 3.17 – 3.19 ілюструють різні методи роботи герконів з використанням котушки.