КУРСОВАЯ РАБОТА
ПО ДИСЦИПЛИНЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОННЫЕ
АППАРАТЫ
По направлению:
140400.62 «Электроэнергетика и электротехника»
Выполнил(а) студент(ка)
Курганская обл., г. Шумиха,
ул.
(адрес проживания)
Группа: ЭЛЗу-201/05а
Вариант задания №3
Дата отправления ______
Результат проверки ______________
Проверил преподаватель А.Н. Акишев
Дата проверки ___________________
Челябинск, 2016 г.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Введение 3
2. Описание и назначение электрических аппаратов 4
3. Шинные проводники 8
4. Задача 1 9
5. Тепловые реле типа ТРП и ТРН 11
6. Задача 2 14
7. Плавкие предохранители ПР 2 16 8. Задача 3 19
9. Общие сведения о герконах и реле на герконах 21
10. Задача 4 26 11. Описание резистора 28
12. Задача 5 31
13. Список литературы 34
ВВЕДЕНИЕ
Дисциплина электрические и электронные аппараты служит для общепрофессиональной подготовки студентов и создания теоретической базы в целях изучения последующих специальных дисциплин, связанных с автоматизацией технологических процессов, электроснабжением и электрооборудованием соответствующих отраслей.
Развитие современной техники невозможно без широкого использования электрических и электронных аппаратов — устройств управления потоками энергии и информации, осуществляющих следующие функции:
• включение и отключение электрических цепей объектов, принимающих участие в получении, преобразовании, передаче, распределении и потреблении электроэнергии;
• контроль и изменение параметров указанных объектов;
• защита объектов от несанкционированных режимов работы;
• управление технологическими процессами;
• регулирование (поддержание на неизменном уровне или изменение по определенному закону) параметров отмеченных выше объектов;
• преобразование неэлектрических величин в электрические;
• создание магнитного поля с определенными параметрами и
направлением в заданном объеме.
Независимо от назначения, области применения, принципа
действия, конструктивного исполнения, все электрические аппараты можно подразделить на две большие группы:
1) электромеханические, непременно содержащие подвижные
элементы, в результате перемещения которых и осуществляется
функционирование аппарата;
2) статические (иногда называемые бесконтактными) или силовые электронные, не имеющие подвижных частей и осуществляющие возложенную на них функцию в результате изменения параметров и характеристик входящих в их состав элементов и блоков.
1. ОПИСАНИЕ И НАЗНАЧЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
Электрические аппараты (ЭА) — это электротехнические устройства, применяемые при использовании электрической энергии, начиная от ее производства, передачи, распределения и кончая потреблением. Разнообразие видов ЭА и различие традиций мировых электротехнических школ затрудняют их классификацию. Это еще больше усугубляется многозначностью и неопределенностью самого термина «аппарат» (лат. «apparatus» — техническое устройство). В России данный термин был распространен с 1879 г. известным электротехником П. Н. Яблочковым на следующие электротехнические устройства того времени: рубильники, переключатели, коммутаторы, реле
и регуляторы.
В настоящее время под ЭА понимают электротехнические устройства управления потоками энергии и информации. При этом речь может идти о потоках энергии различного вида: электрической, механической, тепловой и др. Например, потоком механической энергии от двигателя к технологической машине может управлять электромагнитная муфта, а потоками тепловой
энергии — система электромагнитных клапанов и заслонок. Подобных случаев использования ЭА можно привести большое количество. Примером использования ЭА для управления информацией является применение реле в телефонии: при создании телеграфного аппарата П.Л.Шиллинг в 1820 г. впервые использовал электромагнитное реле. Простейшая формально-логическая обработка дискретной информации также может быть реализована электромагнитными реле.
Однако наибольшее распространение получили ЭА для управления потоками электрической энергии, для изменения режимов работы, регулирования параметров, контроля и защиты электротехнических систем и их составных частей. Как правило, функции таких ЭА осуществляются посредством коммутации (включения и отключения) электрических цепей с различной частотой, начиная от относительно редких, нерегулярных значений до периодических высокочастотных, например, в импульсных регуляторах
напряжения. Одним из основных признаков классификации ЭА является
напряжение. По этому признаку различают аппараты низкого (до 1 000 В) напряжения (АНН) и аппараты высокого (свыше 1 000 В) напряжения (АВН).
Большинство аппаратов низкого напряжения условно можно подразделить на следующие основные виды:
• управления и защиты — автоматические выключатели, контакторы, реле, пускатели электродвигателей, переключатели, рубильники, предохранители, кнопки управления и другие аппараты, управляющие режимом работы оборудования и его защитой;
• автоматического регулирования — стабилизаторы и регуляторы напряжения, тока, мощности и других параметров электрической энергии;
• автоматики — реле, датчики, усилители, преобразователи и другие аппараты, осуществляющие функции контроля, усиления и преобразования электрических сигналов. Следует отметить, что АНН иногда классифицируют по величине коммутируемого тока: слаботочные (до 10 А) и сильноточные (свыше 10 А). При этом нижние пределы коммутируемых современными ЭА токов достигают 10 А, а напряжений — 10 В.
Аппараты высокого напряжения работают в сетях с напряжением до 1150 кВ переменного тока и 750 кВ постоянного тока и также существенно различаются по своим функциям. К АВН обычно относят следующие основные виды аппаратов:
• выключатели высокого напряжения, обеспечивающие включение и отключение электрических цепей в различных режимах работы, включая аварийные, например, короткое замыкание (КЗ);
• токоограничивающие реакторы для ограничения токов КЗ и шунтирующие реакторы для ограничения перенапряжений и реактивной мощности;
• ограничители перенапряжений на основе разрядников и элементов с нелинейной вольт-амперной характеристикой, например, оксидо-цинковые ограничители перенапряжений (ОПН);
• разъединители и отделители для отключения цепи без тока при ремонте электрооборудования;
• измерительные трансформаторы для высоковольтных цепей.
Электрические аппараты как низкого, так и высокого напряжения обычно являются конструктивно законченными техническими устройствами, реализующими определенные функции и рассчитанными на разные условия эксплуатации.
В основе большинства электромеханических ЭА лежит контактная система с различными типами приводов: ручным, электромагнитным, механическим и др. Процессы, протекающие в ЭА, определяются различными и многообразными физическими явлениями, которые изучаются в электродинамике и других фундаментальных науках. В процессе усовершенствования ЭА существенно изменяли свои функциональные возможности и принцип действия.
В классе ЭА автоматики и защиты наиболее распространенным видом являются реле. Первые реле появились в конце ХIХ в. и нашли широкое применение в системах телефонной и телеграфной связи, а в 1930-х гг. — для обеспечения релейной защиты в системах электроснабжения. Для этих целей были созданы различные конструкции реле максимального тока, минимального
напряжения, дифференциальное реле обратной мощности и др. Для повышения быстродействия реле была выполнена конструкция на основе контактных упругих консолей из ферромагнитного материала. Эта конструкция получила развитие в реле с герметичными контактами, названных герконами. В настоящее время реле являются одним из основных устройств автоматики электротехнических систем. Многие типы реле имеют дополнительные электронные компоненты логики и микропроцессорной техники, расширяющие их функции.
Основным аппаратом для включения, отключения и защиты оборудования от КЗ и перегрузки является автоматический электромагнитный выключатель (автомат). Практическое применение автоматов расширялось одновременно с развитием массового потребления электроэнергии в промышленности и коммунальном хозяйстве. Развитие автоматов шло главным образом по пути
совершенствования механизмов расцепителей, обеспечивающих защиту от токов КЗ и перегрузки. Одновременно улучшались его дугогасительные свойства и конструкция. Автомат является основным выключателем, обеспечивающим селективность отключения короткозамкнутой цепи от остальной системы электроснабжения.
Селективное отключение определяется, как правило, времятоковыми характеристиками защиты автомата.
В настоящее время для повышения эффективности защиты используется микропроцессорная техника. Кроме того, многие типы автоматов включают в себя защиту от замыкания фаз на землю. Микропроцессорная техника в некоторых автоматах применяется также для контроля гармонического состава тока, протекающего через автомат.
Для автоматизации электропривода и в некоторых других случаях широко используются устройства автоматического многократного включения и выключения — контакторы. Первые контакторы начали применяться примерно в тот же временной период, что и автомат. Основной тенденцией развития контакторов с начала их создания и до настоящего времени является повышение электрической и механической износоустойчивости, что в конечном итоге повышает число их коммутаций, а следовательно, и ресурс
работы.
2. ШИННЫЕ ПРОВОДНИКИ
Электрическое оборудование соединяется между собой для совместной работы системами проводников - шинами. По экономическим соображениям применяются, как правило, шины из алюминия и его сплавов. Медные шины в последнее время находят применение в установках с большими токами и в специальных установках.
По форме поперечного сечения шины могут быть прямоугольные (плоские полосы), трубчатые (квадратного и круглого сечения). Применяются также шины корытного профиля, которые по своим свойствам близки к трубчатым шинам.
В распределительных устройствах наружной установки напряжением 35 кВ и выше получили распространение шины из гибких многопроволочных проводов. При рабочих токах выше 1000 А применяют пучки из двух, трех и большего числа проводов на фазу. В ряде случаев шины выполняют трубами из алюминия.
Площадь поперечного сечения шин выбирают по значению рабочего тока и току КЗ соответствующей цепи. При КЗ температура нагрева алюминиевых шин не должна превышать 200°С.
Места соединения шин между собой, а также с выводами электрооборудования получили название контактных соединений. Контактные соединения осуществляются непосредственно и с помощью специальной арматуры (гильзы, наконечники, болты и т.д.).
Контактные выводы электрооборудования выполняются, как правило, из материала, близкого по электрическим и механическим свойствам материалу внутренних токопроводящих элементов.
Таким образом, основными материалами контактных соединений являются медь и ее сплавы (латунь, бронза) и алюминий электротехнического назначения.
Контактные соединения шин, электрических аппаратов, кабелей являются их неотъемлемыми и весьма ответственными частями. Причинами многих аварий на подстанциях были неудовлетворительные состояния контактных соединений. Повреждались соединители на шинах, что приводило к обрыву или перегоранию спусков в местах присоединения к шинам, проходным изоляторам и аппаратам. Повреждались контактные соединения подвижных частей и гибких связей разъединителей вследствие неплотного касания, загрязнения и окисления контактных поверхностей.
В месте плохого контакта выделяется большое количество теплоты, которое приводит к нагреву и даже расплавлению металла соприкасающихся поверхностей. Задача содержания контактов в хорошем состоянии осложняется тем, что с течением времени они изменяют свои свойства: под действием воздуха и влаги происходит химическое и физическое старение металла. Поэтому все контакты, в том числе и хорошо выполненные, требуют постоянного наблюдения и ухода
3. ЗАДАЧА 1
Токоподвод к автоматическому выключателю постоянного тока выполнен медными прямоугольными шинами сечением b х h, расположенными параллельно широкой стороне друг к другу при расстоянии а и закрепленными на опорных изоляторах на расстоянии £ между соседними изоляторами. Выбрать размеры сечения b и h токоподводяших шин исходя из длительного режима работы выключателя при 1ном и его электродинамической стойкости при сквозном токе короткого замыкания 1КЗ. (максимальное значение пропускаемого тока).
Дано:
Iн = 250 А,
Iкз = 75 кА,
Размеры: а = 65 мм, £ = 170 мм.
Решение:
Для начала выбираем шину по длительной токовой нагрузке
Iн ≤ Iдл,
У нас подходит шина с длительной токовой нагрузкой Iдл= 275 А,
С размерами b =3 мм и h = 20 мм.
1. Проверка размеров сечения шин, исходя из электродинамической
стойкости при токе короткого замыкания.
Электродинамическая сила, действующая на участок шинопровода длиной L
Pэд = 10-7ККфI2кз,
Где К = 
- коэффициент контура; K= 4.
Кф – коэффициент формы определяется по кривым Двайта, смотреть рисунок 1.
(a-b)/(b+h) = 2.7 b/h= 0.15 Kф= 0.8
Рисунок 1.
Тогда Рэд = 10-7*4*0,8*750002 = 180 Н/м2
Максимальное изгибающее механическое напряжение в шине
σмах = 
получаем σмах = 85 Н/м2
где Wиз = 
момент сопротивления изгибу шины, мм3
по условию σмах ≤ σдоп, у нас σдоп = 13,7*105 Н/мм2
8,5 * 105 Н/мм2 ≤ 13,7 *105 Н/мм2
Сечение выбранных шин принимаем окончательно b =3 мм и h = 20 мм.
4. ТЕПЛОВЫЕ РЕЛЕ ТИПА ТРП И ТРН
Тепловые реле — это электронные аппараты, созданные для защиты электродвигателей от токовой перегрузки. Более распространенные типы термических реле – ТРП, ТРН, РТЛ и РТТ. Долговечность энергетического оборудования в значимой степени находится в зависимости от перегрузок, которым оно подвергается во время работы. Для хоть какого объекта можно отыскать зависимость продолжительности протекания тока от его величины, при которых обеспечивается надежная и долгая эксплуатация оборудования. Эта зависимость представлена на рисунке (кривая 1). При номинальном токе допустимая продолжительность его протекания равна бесконечности. Протекание тока, большего, чем номинальный, приводит к дополнительному увеличению температуры и дополнительному старению изоляции. Потому чем больше перегрузка, тем кратковременнее она допустима. Кривая 1 на рисунке устанавливается исходя из требуемой длительности жизни оборудования. Чем короче его жизнь, тем огромные перегрузки допустимы.
Время-токовые свойства термического реле и защищаемого объекта
При безупречной защите объекта зависимость tср (I) для термического реле должна идти малость ниже кривой для объекта.
Для защиты от перегрузок, более обширное распространение получили термические реле с биметаллической пластинкой.
Биметаллическая пластинка термического реле состоит из 2-ух пластинок, одна из которых имеет больший температурный коэффициент расширения, другая — наименьший. В месте прилегания друг к другу пластинки агрессивно скреплены или за счет проката в жарком состоянии, или за счет сварки. Если закрепить без движно такую пластинку и подогреть, то произойдет изгиб пластинки в сторону материала с наименьшим. Конкретно это явление употребляется в термических реле.
Обширное распространение в термических реле получили материалы инвар (маленькое значение a) и немагнитная либо хромоникелевая сталь (огромное значение a).
Нагрев биметаллического элемента термического реле может выполняться за счет тепла, выделяемого в пластинке током нагрузки. Очень нередко нагрев биметалла делается от специального нагревателя, по которому протекает ток нагрузки. Наилучшие свойства получаются при комбинированном нагреве, когда пластинка греется и за счет тепла, выделяемого током, проходящим через биметалл, и за счет тепла, выделяемого особым нагревателем, также обтекаемым током нагрузки.
Прогибаясь, биметаллическая пластинка своим свободным концом повлияет на контактную систему термического реле.
Время-токовые свойства термического реле
Основной чертой термического реле является зависимость времени срабатывания от тока нагрузки (времятоковая черта). В общем случае до начала перегрузки через реле протекает ток Iо, который нагревает пластинку до температуры qо.
При проверке времятоковых черт термических реле следует учесть, из какого состояния (прохладного либо перегретого) происходит срабатывание реле.
При проверке термических реле нужно подразумевать, что нагревательные элементы термических реле термически неустойчивы при токах недлинного замыкания.
Выбор термических реле
Номинальный ток термического реле выбирают исходя из номинальной нагрузки электродвигателя. Избранный ток термического реле составляет (1,2 – 1,3) номинального значения тока электродвигателя (тока нагрузки), т. е. термическое реле срабатывает при 20 — 30% перегрузке в течении 20 минут.
Постоянная времени нагрева электродвигателя находится в зависимости от продолжительности токовой перегрузки. При краткосрочной перегрузке в нагреве участвует только обмотка электродвигателя и неизменная нагрева 5 – 10 минут. При долговременной перегрузке в нагреве участвует вся масса электродвигателя и постоянна нагрева 40-60 минут. Потому применение термических реле эффективно только тогда, когда продолжительность включения больше 30 минут.
Воздействие температуры среды на работу термического реле
Нагрев биметаллической пластинки термического реле находится в зависимости от температуры среды, потому с ростом температуры среды ток срабатывания реле уменьшается. При температуре, очень отличающейся от номинальной, нужно или проводить дополнительную (плавную) регулировку термического реле, или подбирать нагревательный элемент с учетом реальной температуры среды.
Для того чтоб температура среды меньше оказывала влияние на ток срабатывания термического реле, нужно, чтоб температура срабатывания выбиралась может быть больше.
Для правильной работы термический защиты реле лучше располагать в том же помещении, что и защищаемый объект. Нельзя располагать реле поблизости концентрированных источников тепла — нагревательных печей, систем отопления и т. д. В текущее время выпускаются реле с температурной компенсацией (серии ТРН).
Конструкция термических реле
Прогиб биметаллической пластинки происходит медлительно. Если с пластинкой конкретно связать подвижный контакт, то малая скорость его движения, не сумеет обеспечить гашение дуги, возникающей при выключении цепи. Потому пластинка действует на контакт через ускоряющее устройство. Более совершенным является «прыгающий» контакт.
Современные контакторы и пускатели оснащаются с термическими реле ТРП (однофазное) и ТРН (двухфазное).
Термические токовые однополюсные реле серии ТРП с номинальными токами термических частей от 1 до 600 А предусмотрены преимущественно для защиты от недопустимых перегрузок трехфазных асинхронных электродвигателей, работающих от сети с номинальным напряжением до 500 В при частоте 50 и 60 Гц. Термические реле ТРП на токи до 150 А используют в сетях неизменного тока с номинальным напряжением до 440 В.
5. ЗАДАЧА 2
Для прямого пуска короткозамкнутого асинхронного электродвигателя серии 4А мощностью Р = 22 кВт, cos φ = 0.91, КПД η = 0,885. Питающего от сети с номинальным напряжением Uном = 380 В, используется магнитный пускатель, схема включения которого представлена на рисунке 1. В состав пускателя входят контактор КМ и тепловые реле КК1 КК2.
Определить необходимые параметры двигателя и выбрать тип пускателя и его параметры тепловых реле.
Решение:
1.Определяем номинальный ток двигателя
Iном д = 
А.
По величине тока двигателя выбираем пускатель, ток у которого был не менее номинального двигателя или максимально близким к нему.
По условию подходит пускатель ПА – 422 на ток 50 А при категории исполнения АС – 3.
2. Определяем номинальные токи уставок тепловых реле, которые для лучшего согласования перегрузочной характеристики двигателя и защитой (реле) номинальный ток уставки выбирается на 15-20 % выше номинального тока двигателя, т.е.
Iуст = (1,15-1,20) Iном д
Iуст = 1,15*41,5 = 47,15 А
Выбираем тепловое реле ТРП 60 с номинальным током тепловых реле 50 А.
Выбранное нами параметры реле обеспечат отключение двигателя.
6. ПЛАВКИЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛИ ПР-2
Плавкие предохранители — это аппараты, защищающие установки от перегрузок и токов короткого замыкания.
Основными элементами предохранителя являются плавкая вставка, включаемая в рассечку защищаемой цепи, и дугогасительное устройство, гасящее дугу, возникающую после плавления вставки.
К предохранителям предъявляются следующие требования:
1. Времятоковая характеристика предохранителя должна проходить ниже, но возможно ближе к времятоковой характеристике защищаемого объекта.
2. При коротком замыкании предохранители должны работать селективно.
3.Время срабатывания предохранителя при коротком замыкании должно быть минимально возможным, особенно при защите полупроводниковых приборов. Предохранители должны работать с токоограничением.
4. Характеристики предохранителя должны быть стабильными. Разброс параметров из-за производственных отклонений не должен нарушать защитные свойства предохранителя.
5. В связи с возросшей мощностью установок предохранители должны иметь высокую отключающую способность.
6. Замена сгоревшего предохранителя или плавкой вставки не должна требовать много времени
Устройство предохранителей ПР-2
Предохранители ПР-2 на токи от 15 до 60 А имеют упрощенную конструкцию. Плавкая вставка 1 прижимается к латунной обойме 4 колпачком 5, который является выходным контактом. Плавкая вставка 1 штампуется из цинка, являющегося легкоплавким и стойким к коррозии материалом. Указанная форма вставки позволяет получить благоприятную времятоковую (защитную) характеристику. В предохранителях на токи более 60 А плавкая вставка 1 присоединяется к контактным ножам 2 с помощью болтов.
Вставка предохранителя ПР-2 располагается в герметичном трубчатом патроне, который состоит из фибрового цилиндра 3, латунной обоймы 4 и латунного колпачка 5.
Принцип действия предохранителей ПР-2
Процесс гашения дуги в плавком предохранителе ПР-2 происходит следующим образом. При отключении сгорают суженные перешейки плавкой вставки, после чего возникает дуга. Под действием высокой температуры дуги фибровые стенки патрона выделяют газ, в результате чего давление в патроне за доли полупериода поднимается до 4—8 МПа. За счет увеличения давления поднимается вольт-амперная характеристика дуги, что способствует ее быстрому гашению.
Плавкая вставка предохранителя ПР-2 может иметь от одного до четырех сужений в зависимости от номинального напряжения. Суженные участки вставки способствуют быстрому ее плавлению при коротком замыкании и создают эффект токоограничения.
Поскольку гашение дуги в плавком предохранителе ПР-2 происходит очень быстро (0,002 с), можно считать, что уширенные части вставки в процессе гашения остаются неподвижными.
Давление внутри патрона плавкого предохранителя пропорционально квадрату тока в момент плавления вставки и может достигать больших значений. Поэтому фибровый цилиндр должен обладать высокой механической прочностью, для чего на его концах установлены латунные обоймы 4. Диски 6, жестко связанные с контактными ножами 2, крепятся к обойме патрона 4 с помощью колпачков 5.
Предохранители ПР-2 работают бесшумно, практически без выброса пламени и газов, что позволяет устанавливать их на близком расстояния друг от друга. Плавкие предохранители ПР-2 выпускаются двух осевых размеров — короткие и длинные. Короткие предохранители ПР-2 предназначены для работы на переменном напряжении не выше 380 В. Они имеют меньшую отключающую способность, чем длинные, рассчитанные на работу в сети с на-пряжением до 500 В.
Технические характеристики предохранителей ПР-2
В зависимости от номинального тока выпускается шесть габаритов патронов различных диаметров. В патроне каждого габарита могут устанавливаться вставки на различные номинальные токи. Так, в патроне на номинальный ток 15 А могут быть установлены вставки на ток 6, 10 и 15 А.
Различают нижнее и верхнее значения испытательного тока. Нижнее значение испытательного тока — это максимальный ток, который, протекая в течение 1 ч, не приводит к перегоранию предохранителя. Верхнее значение испытательного тока — это минимальный ток, который, проходя в течение 1 ч, плавит вставку предохранителя. С достаточной точностью можно принять пограничный ток равным среднеарифметическому испытательных токов.
7. ЗАДАЧА 3
Для защиты от токов короткого замыкания цепи питания короткозамкнутого асинхронного электродвигателя мощностью Р = 22 кВт. Используются плавкие предохранители серии ПР – 2 (разборные, без наполнителя).
Определить номинальный и пограничный токи, а также сечение медной плавкой вставки и выбрать наиболее близкое по номинальному току плавкой вставки исполнение предохранителя.
Решение:
1.Плавкая вставка предохранителя не должна отключать двигатель при кратковременных перегрузках его пусковыми токами. Для двигателя серии 4А величина пускового тока:
Iп = 7 Iн дв
Iп = 7*41.5 = 290 A
Для защиты одиночных двигателей в большинстве практических случаев номинальный ток плавкой вставки определяется соотношением
Iн вст = Iп / 2,5 = 116 А
Выбираем ПР – 2 на ток 200 А. с номинальным током плавкой вставки
Iвст =125 А.
2.Определение пограничного тока плавкой вставки.
Под пограничным током принимаем номинальный ток, при котором сгорает плавкая вставка, достигнув установившейся температуры.
Расчетный пограничный ток I пог берется на 1,6 – 1,8 (для медных проволок) от номинального тока плавкой вставки.
Iпог = Iн вст* 1,7 = 209 А.
Определяем диаметр медной плавкой вставки исходя из баланса подводимого и отводимого от плавкой вставки мощностей из уравнения
d = 
(мм)
где ρо =1,75*10-6 (Ом*см) – удельное сопротивление меди;
ас = 0,004 (1/град) – температурный коэффициент сопротивления для меди;
Тпл = 1083 оС – температура плавления меди;
Токр = 40 оС – температура окружающей среды;
Кт = 11*10-4 (Вт/см2 град) – коэффициент теплопередачи с наружной поверхности вставки.
d = 
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГЕРКОНАХ И РЕЛЕ НА ГЕРКОНАХ
Контакты обычных электромагнитных реле, находясь в окружающей среде, подвергаются ее вредному воздействию. Они загрязняются пылью, парами металлов, окисляются, подвергаются воздействию агрессивных газов, вредных паров и т.д. Это приводит к снижению надежности и износостойкости контактов. Для решения этой проблемы можно применять бесконтактные аппараты, но они имеют большие габариты и большую стоимость, плохо контактируют.
Недостатки контактов существенно уменьшаются, если их герметизировать.
Рисунок 1. Герметизированный контакт
На рисунке 1 изображен герметизированный контакт. Простейший геркон – стеклянный баллон(1), заполненный инертным газом (например, азотом) или находящийся в вакууме. В баллон впаяны токоведущие пружинящие ферромагнитные пластины (2).
При протекании магнитного потока в рабочем воздушном зазоре создается электромагнитная сила, под действием которой пластины притягиваются друг к другу. Когда замыкаются пластины, замыкается контакт. При снятии сигнала с катушки за счет упругих сил пластины размыкаются, и разрывается электрическая цепь. Ферромагнитные пластины выполняются, как правило, из пермаллоя, снижение переходного сопротивления достигается покрытием концов пластин хорошим электропроводным материалом.
Геркон является самостоятельным электромагнитным коммутирующим устройством, причем зазор между пластинами одновременно является и контактным зазором и рабочим магнитным зазором, а ферромагнитные пластины выполняют одновременно роль токопровода, магнитопровода и контактных пружин.
На рисунке 2 представлены различные виды язычковых герметизированных контактов:
На базе герконов выполняются герконовые (язычковые) реле. Простейшее герконовое реле представляет собой геркон, расположенный внутри цилиндрической катушки. Основные преимущества герконовых реле:
· большая износостойкость контактов (108 – 1012 циклов),
· небольшое и относительно стабильное сопротивление контактов (0,05 – 0,2 Ом),
· малое время срабатывания и отпускания (0,5 – 2 с),
· более высокая стабильность электрических и механических параметров,
· высокая чувствительность и малая МДС срабатывания
(10 – 200 А),
· более простая конструкция и меньшая стоимость (в 3 – 5 раз),
Преимущества реле на основе герконов ставят их в разряд релейных элементов, заполняющих пробел между обычными реле и бесконтактными релейными элементами.