Принцип действия и конструкция

Действие МК основано на использовании сил взаимодействия, воз­никающих в магнитном поле между ферромагнитными телами. Эти силы вызывают деформации и перемещения ферромагнитных про­водящих ток электродов, что можно использовать для коммутации электрических цепей.

В соответствии с принципом действия можно дать следующее определение МК: магнитоуправляемым контактом называется гер­метизированная контактная система, элементы которой совмещают функции участков электрической и магнитной цепей, причем хотя бы один из этих элементов имеет возможность перемещения под действием магнитного поля для изменения электрического состоя­ния коммутируемой цепи.

На рис. 8.1 изображена простейшая конструкция МК с одним замкнутым контактом. В запаянной стеклянной колбе 3 консольно укреплены два электрода (контакта) 1 и 2 из магнитомягкого ма­териала. Под Воздействием внешнего магнитного потока Ф, создаваемого катушкой 4 или постоянным магнитом, концы ферромаг­нитных электродов намагничиваются разноименно и притягиваются с силой:

,

где — площадь перекрытия электродов в рабочем зазоре.

Для улучшения условий коммутации стеклянный баллон 3 за­полнен азотом, водородом или другим инертным газом. МК быва­ют с замыкающими, размыкающими и переключающими контакта­ми. МК с замыкающим контактом может быть превращен в МК с размыкающим контактом, если рядом с ним расположить постоянный магнит 5 и катушку 4 (рис. 8.2). Если через катушку 4 пропускать ток такого направления, которое будет создавать

размагни­чивающее поле, то при определенном его значении контакты 1—2 разомкнутся Высокая механическая износостойкость достигнута в МК за счет отсутствия трения в подвижных частях.

Надежная коммутация электрических цепей, малое переходное сопротивление контакта достигаются в МК путем покрытия контак­тирующих частей электродов слоем металла, обладающего хоро­шей электропроводностью (золотом, платиной, серебром, родием и др.). Эти покрытия наносят тонким слоем, чтобы не увеличивать немагнитный зазор между контактами и, следовательно, управ­лять работой контактов сравнительно небольшим магнитным полем.

Значение воздействующего магнитного потока и его ориентация определяются способом управления электродами МК. Существует несколько способов управления работой ДНК: взаимное перемеще­ние постоянного магнита (электромагнита) и магнитоуправляемого контакта (рис. 8.3. а); изменение намагничивающей силы (НС) управляющей катушки (рис. 8.3, в); изменение параметров магнитной цепи уменьшением или увеличением

сопротивлений отдельных ее участков (рис. 8.3, в) и сочетание этих способов (рис. 8.3, г).

Для малых зазоров, которыми обладают МК, с помощью фор­мулы Максвелла можно определить силу магнитного взаимодейст­вия между контактами:

, (8.1)

где Ф_м — магнитный поток в зазоре разомкнутого МК в месте пе­рекрытия контактов с геометрическими размерами а и b концов касания (рис. 8.4). Но так как значение потока Ф в процессе сближения контактов изменяется засчет перераспределения потоков рассеяния, не создающих полезную силу тяги, а магнитная прони­цаемость материала контактов достаточно высока, то можно счи­тать, что F _мявляется функцией Ф, х, а, b, h, т.е.

(8.2)

Уравнение (8.2) более универсально и позволяет достаточно просто определять значение магнитного взаимодействия при из­вестных геометрических параметрах.

Значение F _м — тяговая характеристика (1) контактов должна быть обязательно взаимозависима с механической (противодействующей) характеристикой (2) и должна быть

больше ее (см. рис. 8.4, б). В точке касания М тяговая и механическая характеристи­ки должны быть равны и иметь равный наклон.

При расчете механической характеристики контактов необходи­мо также учесть и определить противодействующую силу упруго­сти контактов, которая для консольной конструкции определяется из выражения

где у - коэффициент пропорциональности; Е — модуль упругости; материала контактов; I — момент инерции поперечного сечения контактов; для прямоугольного сечения контактов .

В ряде случаев после снятия магнитного потока не удается пол­ностью исключить магнитное поле в зоне контактов из-за возможных наводок. При этом контакты могут либо не разомкнуться (залипание контактов), либо период размыкания будет затянутым (медленное расхождение контактов). В связи с этим для каждого типа контакта необходимо установить минимально допустимое зна­чение потока размыкания, которое может быть определено экспе­риментально или вычислено по формуле

.

Для успешной работы контактной пары следует учитывать так­же коэффициент возврата К _в, равный отношению НС отпускания к НС срабатывания:

.

Для размыкания электродов после окончания воздействия F _Mдостаточно уменьшить НС, а следовательно, и F _M до значения, рав­ного или меньшего значения силы упругости F _yпp.

В МК с коэффициентом возврата, весьма близким к единице, определенное значение контактного усилия достигается за счет увеличения НС устройства управления до величины выше необхо­димой для срабатывания контакта. Высокое значение коэффициен­та возврата позволяет использовать МК в качестве высокочувстви­тельных пороговых релейных элементов и различного рода датчи­ков с малой зоной нечувствительности и дискретным выходом.