Герконовое реле часто называют реле с магнитоуправляемыми контактами, язычковыми или безъякорными. В герконовых реле чаще всего применяются наиболее простые и технологичные симметричные замыкающие герконы. Такие реле выполняют с внутренним или внешним расположением герконов. при большом количестве герконов (более 7) внутреннее расположение их нецелесообразно, так как увеличение диаметра и массы обмотки не приводит к увеличению ее МДС. Поэтому многогерконные реле, как правило, выполняются с внешним расположением герконов. Герконные реле в большинстве случаев снабжаются ферромагнитным экраном, являющимся элементом магнитной цепи.
Простейшая конструкция одногерконного нейтрального реле с внутренним расположением геркона (рисунок 3 а) не имеет магнитопровода. симметричный замыкающий геркон 1 расположен внутри катушки 2 с обмоткой 3. Катушка с торцевых сторон закрыта крышками 4 из диэлектрика. с внешней стороны катушка изолирована лакотканью 5. Во многих случаях реле опрессовывается пластмассой.
На рисунке 3 б показана конструкция одногерконного реле с магнитопроводом. Геркон 1 также расположен внутри катушки 2. Магнитопровод состоит из магнитных экранов 3 и ярма 4 (кожуха). Такое конструктивное решение значительно уменьшает магнитное сопротивление паразитного зазора, преодолеваемее потоком Фу, что обуславливает повышение чувствительности реле. Кроме того, с помощью ярма 4 геркон экранируется от воздействия внешних магнитных полей. ярмо 4 должно иметь продольную, а экраны 3 – радиальные прорези. В противном случае ярмо и экраны будут представлять собой короткозамкнутые витки, существенно понижающие быстродействие геркона.
Внешнее расположение герконов может быть пакетным (рисунок 3 в) или кольцевым (рисунок 3 г). Магнитопровод в этом случае образуется сердечником 1 с фланцами 2, в отверстия которых проходят изолированные выводы герконов 3, расположенных вокруг обмотки 4. Для разрыва короткозамкнутых витков, возникающих вокруг герконов, необходимы радиальные прорези 6. Недостатком такой конструкции является значительное магнитное сопротивление паразитных зазоров 5 ввиду их малого поперечного сечения. Значительное увеличение поперечного сечения паразитного зазора при некотором увеличении его длины достигается установкой магнитных экранов 1 (рисунок 3 д). При этом достигается более высокая чувствительность. Еще большая чувствительность достигается установкой внутренних 1 и внешних 2 магнитных экранов (рисунок 3 е), что объясняется значительным сокращением магнитного сопротивления паразитных зазоров. Следует отметить, что подобное конструктивное решение отличается большей сложностью и увеличением габаритных размеров.
Существенное повышение надежности герконового реле достигается герметизацией его обмотки. Одна из возможных конструкций такого реле показана на рисунке 4.
Внутри герметичного стеклянного баллона 1 впаяна трубка 2 с обмоткой 3, выполненной обмоточным проводом или напылением. Внутри трубки размещена подвижная контакт – деталь круглого сечения с плоским участком 5 на одном конце и выводом 6 на другом. Неподвижная контакт – деталь 7 установлена на торцевой металлической стенке 8, спаянной с выводом 9. Между контакт – деталями задан рабочий зазор 10. Обмотка 3 имеет выводы 11. Для повышения чувствительности и помехоустойчивости баллон покрыт ферромагнитным материалом 12. Пространство баллона разбито на две отдельные герметичные камеры. В одной камере размещена обмотка, а в другой – контакты. Такая конструкция не позволяет проникать на контактирующие площадки продуктам испарения изоляционных материалов обмотки и замедляет процесс старения изоляции.
9. ЗАДАЧА 4
Определить токи срабатывания и отпускания, а также коэффициент возврата нейтрального экранированного герконового реле, содержащего обмотку управления с числом витков W = 20000 и один симметричный замыкающийся магнитоуправляемый контакт (обмотка управления не показана), смотреть рисунок.
Исходные данные для расчетов.
Размеры электродов геркона: длина L = 20 мм; ширина b =2.6 мм;
толщина h = 0.5 мм. Жесткость электродов С = 1,66*103 Н/м. Длина
перекрытия в рабочем зазоре L б =1,2 мм. Величина конечного рабочего
зазора δ мин = 0,01 мм. Коэффициент симметрии геркона К см =0,5.
Коэффициент магнитной проводимости путем рассеяния К рас =0,1.
Коэффициент магнитной проводимости магнитопровода К ст = 2.
Величина начального рабочего зазора δ о =0,22 мм.
Решение
МДС срабатывания реле определяем уравнением:
Fcр = 
Где μ 0 = 4π * 10-7 Г/М (магнитная постоянная)
F ср = 
Тогда ток срабатывания реле
I ср = 
, W=20000 витков.
I ср = 
A
Аналогично определяем уравнением МДС отпускания реле:
F отп = 
F отп = 
Отсюда ток отпускания реле
I отп = 
,
I отп = 
А
Коэффициент возврата реле
К В = 
,
К В = 
10. ОПИСАНИЕ РЕЗИСТОРА
Резисторы являются элементами электронной аппаратуры и могут применяться как дискретные компоненты или как составные части интегральных микросхем. Дискретные резисторы классифицируются по назначению, виду ВАХ, по способу защиты и по способу монтажа, характеру изменения сопротивления, технологии изготовления[3].
По назначению:
- резисторы общего назначения;
- резисторы специального назначения:
- высокоомные (сопротивления от десятка МОм до единиц ТОм, рабочие напряжения 100.400 В);
- высоковольтные (рабочие напряжения — десятки кВ);
- высокочастотные (имеют малые собственные индуктивности и ёмкости, рабочие частоты до сотен МГц);
- прецизионные и сверхпрецизионные (повышенная точность, допуск 0,001 — 1 %).
По характеру изменения сопротивления:
- Постоянные резисторы (для навесного монтажа).
- Переменный резистор.
- Подстроечные резисторы.
- Прецизионный многооборотный подстроечный резистор.
- Переменные регулировочные резисторы.
- Переменные подстроечные резисторы.
По способу защиты:
- изолированные;
- неизолированные;
- вакуумные;
- герметизированные.
По способу монтажа:
- для печатного монтажа;
- для навесного монтажа;
- для микросхем и микромодулей.
По виду вольт-амперной характеристики:
- линейные резисторы;
- нелинейные резисторы:
- варисторы — сопротивление зависит от приложенного напряжения;
- терморезисторы — сопротивление зависит от температуры;
- фоторезисторы — сопротивление зависит от освещённости;
- тензорезисторы — сопротивление зависит от деформации резистора;
- магниторезисторы — сопротивление зависит от величины магнитного поля.
- мемристоры (разрабатываются) — сопротивление зависит от протекавшего через него заряда (интеграла тока за время работы).
По технологии изготовления:
- Проволочный резистор с отводом.
- Плёночный угольный резистор (часть защитного покрытия удалена для демонстрации токопроводного слоя).
Проволочные резисторы. Наматываются из проволоки с высоким удельным сопротивлением на какой-либо каркас. Обычно имеют значительную паразитную индуктивность. Для снижения паразитной индуктивности почти всегда выполняются с бифилярной намоткой. Высокоомные малогабаритные проволочные резисторы иногда изготавливают из микропровода. Иные типы резисторов называются непроволочными резисторами.
Металлоплёночные и композитные резисторы. Резистивный элемент представляет собой тонкую плёнку металлического сплава или композитного материала с высоким удельным сопротивлением, низким коэффициентом термического сопротивления, обычно нанесённую на цилиндрический керамический сердечник. Концы сердечника снабжены напрессованными металлическими колпачками с проволочными выводами для монтажа. Иногда, для повышения сопротивления, в плёнке исполняется винтовая канавка для формирования спиральной конфигурации проводящего слоя. Сейчас это наиболее распространённый тип резисторов для монтажа в отверстия печатных плат.
По такому же принципу выполнены резисторы в составе гибридной интегральной микросхемы: в виде металлических или композитных плёнок, нанесённых на обычно керамическую подложку методом напыления в вакууме или трафаретной печати.
Металлофольговые резисторы. В качестве резистивного материала используется тонкая металлическая лента.
Угольные резисторы. Изготавливаются в виде плёночных и объёмных. Плёнки или резистивные тела представляют собой смеси графита с органическими или неорганическими веществами.
Интегральный резистор. Резистивный элемент — слаболегированный полупроводник, формируемый в кристалле микросхемы в виде обычно зигзагообразного канала, изолированного от других цепей микросхемы p-n переходом. Такие резисторы имеют большую нелинейность вольт-амперной характеристики. В основном используются в составе интегральных монокристаллических микросхем, где применить другие типы резисторов принципиально невозможно.
11. ЗАДАЧА 5
В пуско-регулировачном реостате используется резисторы, выполненные из константановой проволоки, намотанной на теплоемкий фарфоровый цилиндр, имеющий желобки для укладки проволоки. Диаметр цилиндра D = 36 мм, число желобков n = 30, активная длина цилиндров L = 100 мм, масса цилиндра G к = 180 г, диаметр проволоки d = 1,2 мм.
Определить сопротивление и нагрузочную способность резистора при длительном режиме работы, а также постоянную времени нагрева, коэффициент перегрузки и допустимый ток перегрузки для кратковременного режима работы длительностью tкр = 15 с.
Решение:
Определяем сопротивление резистора по формуле:
R = 
,
Где ρ0= 5*10-5 Ом*см – удельное сопротивление константана при 00 С;
a = 3*10-5 1/0C – температурный коэффициент сопротивления для константа;
Lпр = πDn – длина проволоки, укладываемой в желобки цилиндра, см;
S пр – сечение проволоки, см2;
Т = 500 0С – допустимая температура нагрева константановой проволоки на фарфоровом каркасе.
R = 
Ом
Определяем нагрузочную способность резистора при длительном режиме работы по формуле:
I дл = 
,
Где Кm = 0.02 Вт/(см2*град) –коэффициент теплоотдачи с поверхности проволоки;
F пр = πdLпр = π2dDn – поверхность проволоки, см2;
Τдоп = 400 0С – допустимое превышение температуры константановой проволоки над температурой окружающей среды внутри реостата.
F пр = 3,142*1,2*36*30 = 12778 (см2)
I дл = 
(А)
Рассчитаем постоянную времени нагрева резистора при кратковременном режиме работы по формуле:
ə = 
,
где β к = 0,35 – коэффициент, учитывающий участие фарфорового цилиндра в теплоотводе от проволоки в кратковременном режиме работы;
с к = 1,05 Дж/(г*град) – удельная теплоемкость фарфора;
с 0 = 0,4 Дж/(г*град) – удельная теплоемкость константа;
G 0 = γ 0 S пр L пр = γ 0 π2d2Dn/4 – масса проволоки резистора
(здесь γ 0 = 8,9 г/см3 – плотность константана);
Кмк = 0,0023 Вт/(см2град) – коэффициент теплоотдачи с поверхности фарфорового цилиндра;
F к = πDL см – наружная боковая поверхность охлаждения цилиндра.
Для расчета ə, необходимо высчитать
G 0 = 8,9*1,13*3391=34105 г
F к = 3,14*36*100=11304 см
ə = 
Коэффициент перегрузки резистора по току в кратковременном режиме работы:
ρ = 
Допустимый ток перегрузки резистора в кратковременном режиме работы
I кр = ρ*I дл = 1,17*26 = 30 А
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. А.Г. Годжелло, Ю. К. Розанова “Электрические и электронные аппараты ” -М.: Академия, 2010 г.
2. Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков “Электрическая часть электростанций и
подстанций”.-М.: Энергия, 1989 г.
3. М. В. Немцов, М.Л. Немцова “Электротехника и электроника ” - М.: Академия, 2013 г.
4. И.И. Алиев “Справочник по электротехнике электрооборудованию ”.-М.: Энергоаттомиздат, 1986г.
5. “Правила устройства электроустановок”.-М.: Энергоатомиздат, 1986г.
6. А.Д.Смирнов, К.М. Антипов “Справочная книжка энергетика”.-М.:
Энергия, 1986 г.
7. А.Е. Зорохович, В.К. Калинин “Электротехника с основами промышленной электроники”.-М.: Высшая школа, 1975 г.
8.Методические указания к выполнению курсового проекта по направлению «Электроэнергетика и электротехника»