Магнитоуправляемые герметизированные контакты (герконы), страница 2

 где F_э0 - электромагнитная сила при минимальном зазоре;

 K_x»(0,66+44,4h/b)/a - коэффициент.

Сила нажатия в замкнутом состоянии контактов, соответствующая минимальному зазору d₀ между ними,

А_к=А_э-А_п=Ф₂(d₀).(2m₀фи)-С_к(D-d₀).2                                  (2)

Срабатывание и в особенности отпускание геркона может сопровождаться вибрацией - дребезгом пластин. Частота собственных колебаний (Гц) плоских пружин определяется по формуле, справедливой для консольной балки:

где h и l - толщина и длина пластин, м; g - плотность материала кг/м³.

На рис. 3, а изображена картина магнитных потоков в герконе. Если эту картину идеализировать и допустить, что магнитный поток Ф, созданный намагничивающей силой Iw, замыкается по пластинам, то схема замещения магнитной цепи примет вид, изображенный на рис. 1.3, б где R_d - сопротивление межконтактного зазора, R_ст - сопротивление стальных пластин, R_вн - внешнее сопротивление по воздуху. Тогда

Ф= Iw/( R_d+2 R_ст+ R_вн)

Равенство электромагнитной силы F_э и силы пружины F_п, в отпущенном состоянии является условием срабатывания геркона:

Ф=Ф_сраб;

Iw= (Iw)_сраб

F_э=Ф²/(2m₀ab);

F_п=[bh³E_y/(8l³)](D-d_сраб),

где d_сраб зазор срабатывания, при достижении которого контакты замыкаются.

Найдем выражения для тока срабатывания I_сраб и тока отпускания I_отп геркона.

Из этих зависимостей мы сможем установить характер влияния некоторых факторов на параметры срабатывания и отпускания геркона.

Ток срабатывания:

где R_dсраб=d_сраб/(m₀ab); R_ст=r_стl/(bh)

Аналогично можно определить  ток отпускания геркона, если  d=d₀,  R_dотп=d₀/(m₀ab) и

F_п=[bh³E_y/(8l³)](D-d₀):

Размерности величин в (1.4) и (1.5) I-A, R-1/Г? E_y-H/м², размерность a,b,h,l,D и d₀ – м, m₀=1,25·10^-6 Г/м.

Из (4) видно, что намагничивающая сила срабатывания (Iw)_сраб зависят от величины перекрытия a. При малых перекрытиях, когда R_d>>2R_ст+R_вн, увеличение а уменьшает (Iw)_сраб При больших перекрытиях, когда R_d<<2R_ст+R_вн, (Iw)_сраб увеличивается при возрастании а, так как в соответствии с формулой Максвелла в этом случае снижается электромагнитная сила F_э (поток Ф ограничивается сопротивлениями 2R_ст и R_вн и мало изменяется). Следовательно, в зависимости  (Iw)_сраб=f(a) должен существовать минимум.

Существует разновидность герконов обладающих «памятью» и называемых ферридами. Для их срабатывания надо подать лишь кратковременный импульс тока в управляющую катушку, и они остаются включенными при отсутствии тока в ней. Для отключения феррида необходимо подать в катушку противоположный, размагничивающий импульс тока. Энергия, потребляемая катушками управления ферридов, существенно уменьшается по сравнению с обычными герконами, в которых ток протекает через катушку в течении  всего периода их включенного состояния.

На рис. 4 показано устройство элементарного феррида. Сердечник 1, на который намотана катушка управления w, должен иметь очень высокое электрическое сопротивление, чтобы обеспечивать разрыв цепи при разомкнутых контактах 2 и 3. В то же время он должен быть ферромагнитным. Такими свойствами обладают ферриты, имеющие удельное электрическое сопротивление примерно в миллион раз выше, чем у обычных сталей. Кроме того, этот сердечник должен обладать свойствами устойчивого остаточного намагничивания. Обычные ферриты имеют малую площадь петли гистерезиса и не создают больших запасов магнитной энергии в своем объеме. Поэтому на смену им пришли специальные, материалы, например пермендюр (48% Со, 48% Fe, 3,5% Va, 0,5% Mn), имеющие прямоугольную форму, большую площадь петли гистерезиса и большую индукцию насыщения.

Импульс тока, поданный в катушку w, создает магнитный поток Ф, в результате чего замкнутся контакты геркона и намагнитится сердечник 1. После снятия импульса тока контакты останутся в замкнутом состоянии за счет потока от намагниченного сердечника 1. Чтобы контакты разомкнулись, в катушку подается импульс противоположной полярности, который размагничивает сердечник 1. Амплитуда импульсов управления может достигать 20 А, поэтому управляющие устройства достаточно мощные. Это их  основной недостаток.

Дополнение ВАК. Представленные устройства широко применяются в средствах

автоматики. В частности, в качестве путевых выключателей, датчиков защиты от несанкционированного доступа в помещения. Найдите примеры (посмотрите на двери лабораторий и терминальных классов НГТУ).