Что такое герконы: область применения и особенности монтажа

Герконы это один из элементов коммутации в электрических цепях, которые успешно применяются при определенных условиях. В некоторых случаях реле на герконах являются более эффективной альтернативой электромагнитным реле.

Область применения герконов

Контактные группы на герконах активно используют в электрических схемах охранной сигнализации. Группа контактов на герконах в одном корпусе может одновременно делать переключения в нескольких электрических цепях не связанных друг с другом. В сигнализации это применяют для включения звуковой, световой индикации сработки, для передачи сигналов на дежурный пульт управления.

Пример установки герконов в РЩ мобильной перекачивающей станции горючего
Пример установки герконов в РЩ мобильной перекачивающей станции горючего

На предприятиях с взрывоопасными примесями эффективно используют герконы для коммутации электрооборудования различного назначения, так как при замыкании и размыкании контактов нет искр выходящих за пределы герметичной стеклянной колбы корпуса. Для запуска мощных электродвигателей применяют герконы способные подключать цепи с нагрузкой до 45 кВт.

Кроме низковольтного оборудования, есть модели герконов которые используются для замыкания цепей с напряжением от 1000 В до 100 кВ, в релейной защите высоковольтных воздушных линиях для передачи электроэнергии. На таких элементах устанавливают дугогасящие конструкции и дэмпферные приспособления для гашения вибрационных колебаний контактов. Герконовые изделия для коммутации предоставляют возможность развития новых направлений в приборостроении, автоматических устройств управления и защиты в релейных системах.

Читайте также статью ⇒ Принцип работы пакетного выключателя

Принцип работы герконов

Работа основана на использовании магнитных сил поля возникающих между ферромагнитными элементами в герконе. Эти силы могут деформировать и перемещать, феритовые пластины контактов, при этом они замыкаются или размыкаются. Магнитное поле для намагничивания ферромагнитных контактов в зоне размещения прибора создается двумя способами:

  • Катушкой наматываемой на корпус, на которую подается постоянный ток;

 

 Катушка, намотанная на стеклянную колбу геркона
Катушка, намотанная на стеклянную колбу геркона

Совет №1 величину магнитного потока можно регулировать самостоятельно, наматывая провод на корпус катушки до момента срабатывания контактов

  • Внешним постоянным магнитом.
В левой части картинки постоянный магнит удаляется, и контакты геркона занимают исходное положение.
В левой части картинки постоянный магнит удаляется, и контакты геркона занимают исходное положение.
В правой части магнит подносится к геркону, магнитное поле переключает контакты.
В правой части магнит подносится к геркону, магнитное поле переключает контакты.

 Простейшая конструкция геркона

Виды герконовых реле

Большой спрос на использование герконов в самых различных отраслях с учетом условий производства порождает большое количество моделей изделия. Все герконовые реле можно разделить по виду контактов:

  • С разомкнутыми контактами в исходном состоянии;
  • С замкнутыми контактами в исходном состоянии;
  • С комбинированными группами контактов, когда в одном корпусе находятся нормально замкнутые и разомкнутые герконы.

По виду конструкции герконовые реле разделяют на два вида:

  • Сухие – с наполнением колбы инертным газом или с вакуумом внутри, это делается для увеличения устойчивости контактов к большим токовым нагрузкам;
  • Мокрые – герконы в точках соприкосновения контактов имеют жидкий металл, ртуть при вибрации играет роль амортизатора, предотвращая размыкание.

Основные технические характеристики герконов

По причине большого разнообразия конструкций герконовых реле, с различными функциональными назначениями есть характеристики, которые актуальны только для конкретного вида. Рассмотрим основные, которые присущи для всех разновидностей герконовых реле:

  • Уровень вибрации — при превышении заданного уровня стеклянные колбы герконов могут треснуть, контакты замкнуться или разомкнуться. Измеряется та величина количеством колебаний в секунду;
  • Максимальное для контактов напряжение в коммутируемой электросети измеряется в вольтах и кВ, зависит от сечения и материала контактов, записывается как Uмах;
  • Допустимая мощность, при которой контакты не теряют своих ферромагнитных свойств и способности выполнять свои функции. Мощность геркона определяют материал и сечениеконтактов, чем больше сечение тем больше допускается электрическая мощность сети, обозначается в технической документации как Рmax измеряется в Вт; кВт;
  • Число коммутационных циклов – количество размыканий и замыканий до износа контактов, при котором они уже не могут выполнять своего функционального назначения. В некоторых технических источника это называется ресурс работы, обозначается как N мах, где N – количество срабатываний обычно исчисляется от 4-5 милиардов;
  • Время отпускания – промежуток времени от момента обесточивания катушки до перехода контактов в исходное состояние 0,2 — 1мкс;
  • Время реакции – время от момента подачи тока на катушку до замыкания или размыкания контактов 0,5 – 2 мкс;
  • Емкость контактов – Ск, может быть только в разомкнутом состоянии контактов, зависит от промежутка между ними и геометрических размеров контактных пластин.

Последние два параметра в технической документации могут формулировать как скорость замыкания и размыкания контактов в миллисекундах, записываются как Тср и Тотп. Эти величины показывают быстродействие геркона, малогабаритные модели имеют более высокое быстродействие. Частота коммутационных циклов может достигать 1000 Гц.

  • Напряжение пробоя – величина напряжения (десятки кВольт), при которой между ферритовыми контактами в разомкнутом состоянии пробивает электрическая дуга или искра. Это напряжение характеризует электрическую прочность геркона, которая во многом зависит от материалов, из которых сделаны контакты, покрытия и зазора между ними;
  • Напряженность поля – величина, при которой происходит переключение контактов, иногда этот параметр называют магнитодвтжущая сила Vср – срабатывания. Под срабатыванием понимается замыкание контактов и Vотп. Отпускания, подразумевают размыкание контактов.
  • Сопротивление контактного перехода – имеет два значения, измеряется в замкнутом состоянии Rк (контакта) очень малые величины. В разомкнутом состоянии Rиз(изоляции) – сопротивление изоляции в пределах десятков МОм.

Таблица : ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕРКОНОВ НА ЗАМЫКАНИЕ КОНТАКТОВ

Модель геркона KЭM-1 KЭM-6 MK36701 MKA-27101
Вид модификации геркона стандарт стандарт промежуточные промежуточные
 сила  магнитного поля, А 54…110,1 37…50 51…80 31…60
Интервал времени срабатывания, мс 3 2 2 1,5
Допустимая мощность коммутации, Вт 31 11 20 11
 Допустимое напряжение коммутации, В 221 151 101 111
Величина тока коммутации, А 1,1 0,26 0,36 0,36
 Напряжение пробоя, В 501 501 501
Сопротивление контактов замкнутого геркона, Ом 0,09 0,11 0,071 0,121
частота замыканий, Гц 101 21 50 100
Рабочая температура, °С -61…+123 -61…+125 -61…+100 -61…+100
 Допустимый диапазон частот вибрации, Гц 1…601 1…50 1…600 1…601
Длина и Ø баллона , мм 50/80 36/63,5 36/63,5 27/45,6

Параметры переключающих и измерительных герконов

Марки герконов МКС-27102 КЭМ-3 МКС-15101 МКА-52181 МКА-27801
 сила  магнитного потока, А 51…74 31…100 31…45 81 31…100
Временной интервал переключения, мс 1,51 1,51 1,51 2.1 2.1
 Допустимая мощность коммутации, Вт 31 31 0,36.1 1,49 1
Допустимое напряжение коммутации, В 151 125 35 35 301
Допустимый ток коммутации, А 1.1 1.1 0,011 0,11 0,011
Сопротивление замкнутых контактов, Ом 0,151 0,31 0,151 0,081 0,11
частота замыканий и размыканий, Гц 51 101 100,1 100,1 50.1
Интервалы рабочей температуры, °С -61… + 125 -61… + 125 -61… + 125 -61… + 85 -61… + 85
Диапазон сачтоы вибрации, Гц 1…2000.1 1…2000.1 1…2000,1 1…601 5…601
 Длина и Ø баллона, мм 27/67 18/54 15/50 53/79,5 28/52,3

герконы с большой мощностью

Марка геркона MKA-52141 MKA-52142 MKA-52202
Модификация  геркона высоковольтный высоковольтный мощный
Сила магнитного потока переключения, А 100…200,1 300.1 180…300.1
Временной интервал переключения, мс 3,1 3,1 8,1
Допустимая мощность коммутации, Вт 51 51 251
Допустимое напряжение коммутации, В 5000.1 10000.1 380.1
Допустимый ток коммутации, А 3,1 3,1 4,1
Напряжение пробоя, В 10000.1 15000.1 800.1
Сопротивление между замкнутыми контактами, Ом 0,1 0,1 0,3
Диапазон рабочих температур, °С -40…+85 -60…+100 -45…+60
Допустимые частоты вибрационные нагрузки, Гц 1…600 1…60 1…10
 Длина  колбы и Ø мм 53/5,4/80 52/5,5/90 52/7,0/0

 Особенности управления контактами геркона

Можно выделить два способа управления, каждый из которых имеет свои конструктивные особенности:

Управления по средствам магнитного поля от постоянного магнита.

Геркон устанавливается неподвижно, магнит перемещается в пространстве относительно геркона, при приближении на расстояние когда сила магнитного поля достаточная для переключения контактов происходит срабатывание. Аналогично при удалении магнита от геркона, поле ослабеет, и контакты геркона возвращаются в исходное состояние.

Линии силового поля воздействующие на герконовые контакты
Линии силового поля воздействующие на герконовые контакты

Классическим примером такого варианта является применение геркона в системах охранной сигнализации, когда геркон устанавливается на дверную коробку, а магнит на двери, можно наоборот.

 Пример монтажа герконовых датчиков на двери А – контакты находятся в разомкнутом состоянии; Б – контакты замыкаются сигнализация срабатывает:
Пример монтажа герконовых датчиков на двери
А – контакты находятся в разомкнутом состоянии;
Б – контакты замыкаются сигнализация срабатывает:

Совет №2 Рекомендуется в этом случае использовать датчики цилиндрической формы в пластиковом корпусе. Они незаметно устанавливаются в просверленные отверстия в коробке и двери. Для маскировки сверху можно наклееить эластичные заглушки соответствующего цвета.

 Скрытые герконовые датчики в профиле металлических дверей
Скрытые герконовые датчики в профиле металлических дверей

В зависимости от условий эксплуатации и функционального назначения, конструктивные решения могут быть разные:

  • Магнит может вращаться вокруг оси, меняя полярности тем самым переключать контакты геркона.
  • Между герконом и магнитом может перемещаться экранирующая магнитная шторка, для шунтирования поля;
  • Подвижным может быть любой элемент, несколько, элементов или все, шторка, магнит и геркон, все определяют условия конкретного объекта.

Управление герконом по средствам катушки, через которую пропускается постоянный ток

Такой способ получил широкое применение в конструкциях герконовых реле с небольшим количеством групп контактов. В полый сердечник корпуса, на который намотана обмотка, помещают один или несколько герконов.

Элементы конструкции герконового реле РЭС -24
Элементы конструкции герконового реле РЭС -24

Примером такого использования являются токовые датчики защиты в электросетях питающих оборудование. Катушки наматываются достаточно толстым проводом, чтобы выдерживать токовые нагрузки, используемые на производственном процессе. При превышении тока магнитное поле отключает контакты геркона, оборудование обесточивается. Настройка осуществляется перемещением по резьбовому соединению геркона внутри катушки вдоль оси.

Достоинства герконовых переключателей

  • В отличие от обычных реле с электромагнитными катушками и сердечником в герконовых нет механических элементов, привода рычага для перемещения контактов и стального сердечника в катушке. За счет этого конструкция получается меньших габаритов.
  • Многие показатели герконовых реле в сотни раз выше, чем обычных реле, сопротивление изоляции, пробивное напряжение, соответственно электрическая прочность.
  • Очевидно, что обычные реле не могут сравниться с герконами по быстродействию. Частота коммутации контактов на герконах 1000Гц;
  • Ресурс работы герконов исчисляется в миллиардах циклах переключений;

Недостатки

Не смотря, на все совершенства, имеются и недостатки:

  • Не большая мощность;
  • Не большое количество контактов в одной колбе;
  • В сухих вариантах может быть механическое дребезжание контактами;
  • Хрупкий корпус стеклянного баллона;
  • В неэкранированном корпусе может быть влияние сторонних магнитных полей.

Читайте также статью ⇒ Подключение теплового реле. 

Характерные ошибки при монтаже герконов

  • Установка герконов на подвижные элементы оборудования, без учета вибрационной защиты, в результате чего разрушается стеклянная колба.
  • Установка герконов без учета предельно допустимых значений напряжения и мощности, в результате чего контакты могут залипать, пригорать, и в итоге выходить из строя.
  • При линейном передвижении геркона в пространстве относительно магнита, или наоборот интервал расстояния должен соответствовать силы магнитного поля для переключения контактов. При большом расстоянии силы магнитного поля может быть недостаточно для срабатывания.
  • Прежде чем подключить установленной сети проверьте его срабатывание мультиметром в режиме прозвонки. Особенно когда конструкция закрывается лицевой панелью или другими элементами, в противном случае для исправления придется разбирать установленные элементы.
  • При монтаже датчиков защиты по току на герконах, не забывайте вращением сердечника настроить их на предельный ток срабатывания. В противном случае они будут срабатывать при меньшем токе, ограничивая производственный процесс, или вообще не сработают и аппаратура сгорит.

Часто задаваемые вопросы

  1. Для гашения вибрации ставят герконы с наличием ртути, это не опасно для здоровья?

Ртуть находится в герметичной стеклянной колбе и в прочной оболочке корпуса, поэтому не опасно. Запрещается разбирать, при выходе из строя утилизировать надо в установленном порядке в специализированные организации.

  1. Ультразвуки могут повлиять на характеристики герконов?

Да, действительно, ультразвук существенно может изменить характеристики геркона, может измениться структура магнитного поля, в результате чего его силы для переключения контактов будет недостаточно. Поэтому следует избегать при выборе места геркона влияние ультразвуков.

Читайте также статью ⇒ Реле напряжения.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

пятнадцать − пять =

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: