CC BY
4УДК 621-317.7; 621-319
Керимзаде Г.С.
доцент кафедры «Электромеханика» Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности
(г. Баку, Азербайджан)
СОГЛАСОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ И ТЯГОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК В МЕТОДАХ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕРКОНОВ
Аннотация: представленная работа посвящена вопросам анализа характеристик и определения областей применения герконов, целью которой является изучение и анализ характеристик герконов при работе на основе исследований и методов на базе научно-технической литературы. Рассмотрена методика исследования герконов и на основе выполненных расчетов согласование характеристик, разработанные методы соответствуют техническим и технологическим требованиям. С помощью прецизионных материалов возможно улучшение точности работы герконов и рабочих характеристик при работе в более ответственных областях, где точность работы необходима. С помощью экранирующих материалов и конструкций возможна защита геркона от посторонних магнитных полей. Анализ поведения магнитной цепи носит сложный характер, что возможно только графически определить приближенную величину плотности магнитного потока в определенной точке его действия.
Ключевые слова: геркон, метод исследования, механическая характеристика, тяговая характеристика, МДС, электромагнитное усилие, время срабатывания.
Методика исследования, управления и применения в разных механизмах герконов позволяет рассчитать зависимость электромагнитного усилия от МДС для заданного значения зазора. Параболический характер этой зависимости справедливо только для условия линейности изменения потока, для ненасыщенного магнитопровода (рис.1, а-область I). По мере насыщения магнитопровода происходит замедление роста электромагнитного усилия
(областьП). При сильно насыщенном магнитопроводе (областьШ) электромагнитное усилие практически не увеличивается [1-5].
Папайпля / .-
/ 1 II III 1ш
а)
/ 1 II III
б)
Рис. 1. Зависимость электромагнитного усилия от МДС (а)
и от квадрата МДС (б)
Для анализа работы электромагнитов целесообразно электромагнитное усилие строить в функции квадрата МДС (рис.1, б). В этом случае параболический участок кривой превращается в прямую линию, которая проходит по начале координат, которая может быть построена теоретически по одной точке. При этом отклонение снятых экспериментально кривых Fэ=f(IW)2 от прямолинейности характеризует начало насыщения магнитопровода. Для
анализа работоспособности электромагнита целесообразно построение кривых Fэ=f(IW)2 для различных значений межконтактного промежутка 5, а также характеристики противодействующего усилия в функции межконтактного промежутка. Имея семейство таких характеристик и учитывая, что трогание якоря наступает при равенстве электромагнитного и противодействующего усилий, можно определить ток трогания. Аналогично определяется ток, соответствующий отпаданию якоря. Зная МДС трогания и отпадания якоря, можно подсчитать коэффициент возврата:
Кв =
т
1 тр
(Ш) 2
(^ )2Я
По определенным значениям МДС строятся характеристики Fэ =f(IW)2 которые соответствуют троганию и отпаданию якоря. Аналогично может быть построена тяговая характеристика для любого другого значения МДС. В зависимости от формы и размеров сердечника и якоря могут меняться характер и наклон тяговых характеристик и угол наклона характеристики противодействующего усилия. В период времени срабатывания, необходимого для замыкания контактов и прекращения дребезга за исключением контактов, смоченных ртутью, когда язычковые пластины закрываются, они закрываются с достаточной силой, чтобы привести их в гармоническое движение. Это критически демпфированное движение быстро рассеивается из-за относительно большой силы пружины лопастей геркона. Обычно наблюдается один или два скачка, происходящие в течение периода от 50 мс до 100 мс (рис.2). Большинство небольших герконовых переключателей работают, включая дребезг, в диапазоне от 100 мс до 500 мс.
0,4 ~ 0,35 £ и; 0,3 = X та 0,25 в л 1- 0,2 го Щ 2.0,15 и | 0,1 ш 0-0,05 п Время срабатывания
0 Е 1 10 15 20 25 30 35 40 45 50 МДС Срабатывания
Рис. 2. Типичный график времени срабатывания геркона.
При большом значении МДС срабатывания зазор геркона увеличивается, и это требует больше времени для замыкания контактов. В период отпускания, которое требуется для размыкания контактов после удаления магнитного поля в реле катушка выключается, возникает сильный отрицательный индуктивный импульс ("удар"), контакты геркона открываются очень быстро. Это время отпускания может быть порядка от 20мс. до 50мс. Для устранения этого индуктивного всплеска напряжения поперек катушки помещают диод (который может составлять от 100 до 200 В.), время размыкания контакта уменьшится примерно до 300 мс. Они не могут иметь высокие отрицательные импульсы, потенциально связанные с чувствительной цифровой схемой. Таким образом, они добавляют стабилитрон от 12В. до 24В. последовательно с диодом, которые подключены параллельно катушке. Когда катушка выключена, напряжение становится отрицательным на величину напряжения стабилитрона, что достаточно для размыкания контактов обычно менее чем за 100 мс [6-8].
Рис. 3 График времени размыкания.
Отношение между замыканием и размыканием геркона выражается в процентах и называется гистерезисом. Изменению гистерезиса влияет материал контактов, жесткость, а также их длина. Емкость между контактами (в пкФ) находится в диапазоне от 0.1 пкФ. до 0.3 пкФ. (рис.4). Эта очень низкая емкость позволяет применить коммутацию там, где полупроводники с сотнями пкФ. не могут быть рассмотрены. Для тестеров полупроводников эта низкая емкость абсолютно критична. С ростом МДС срабатывания увеличивается его зазор, что снижает емкость геркона [1-3, 8].
Рис. 4. Зависимость электростатической емкости от МДС срабатывания.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Абдуллаев Я.Р., Керимзаде Г.С., Мамедова Г.В. "Электрические и электронные аппараты". УП. Баку. 2019.170с.
Абдуллаев Я.Р., Керимзаде Г.С., Мамедова Г.В. "Электрические аппараты управления автоматики".УП. Баку. 2012.260с.
Paul Regtien, Edwin Dertien - Sensors for Mechatronics (Second Edition), 2018. -22p.
William Bolton - Instrumentation and Control Systems (Second Edition).2015.- 67p. Харазов А. П. Магнитоуправляемые герконы: Энергия, 2008 Чунихин А.А. Электрические аппараты. Общий курс. Учебник для вузов. М., Энергоатомиздат, 2011, 720с.
Постоянные магниты. Справочник. Под ред. Ю.М. Пятина. М., «Энергия», 2011, 376 с.
Денисов А. Г., Зинаков В. К., Пашаев В. А. Магнитоуправляемые контакты -современные коммутационные элементы.- "Приборы и системы управления", 2011, № 11, с. 13-15.
Kerimzade G.S.
Associate Professor of the department "Electromechanics" Azerbaijan State University of Oil and Industry (Baku, Azerbaijan)
COORDINATION OF MECHANICAL & DRIVING CHARACTERISTICS IN METHODS OF RESEARCH OF REED CONTROLS
Abstract: the presented work is devoted to the analysis of characteristics and determination of areas of application of reed switches, the purpose of which is to study and analyze the characteristics of reed switches when working on the basis of research and methods based on scientific and technical literature. The technique of research of reed switches is considered and on the basis of the performed calculations the coordination of characteristics, the developed methods correspond to technical and technological requirements. With the help of precision materials it is possible to improve reed switches accuracy and performance in more demanding applications where precision is required. With the help of shielding materials and structures, it is possible to protect the reed switch from extraneous magnetic fields. The analysis of the behavior of a magnetic circuit is complex, and it is only possible to graphically determine the approximate value of the magnetic flux density at a certain point of its action.
Keywords: reed switch, research method, mechanical characteristic, traction characteristic, MMF, electromagnetic force, response time.
