Герконы, ферриты и магнитоуправляемые контакты

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

Основная часть 5

2.1. Общая информация о ферримагнетиках 5

2.1.1 Строение ферримагнетиков 5

2.1.2Природа магнитного упорядочения 6

2.2 Ферриты 7

2.2.1Общая информация 7

2.2.2 Ферриты для устройств СВЧ 9

2.2.3. Магнитострикционные ферриты 10

2.2.4. Применение ферритов 11

2.3. Герконы 13

2.3.1. Cпособы управления работой герконов 15

2.3.1.1 Управление с использованием катушки 16

2.3.1.2 Управление с использованием постоянных магнитов 17

2.3.2 Указания по эксплуатации 20

2.3.2.1 Защита герконов при работе на активную нагрузку с помощью цепочки RC 21

2.3.2.2 Защита герконов при работе на индуктивную нагрузку с помощью диода 22

2.3.2.3 Защита герконов при работе на емкостную нагрузку с помощью резистора 22

2.3.2.4 Защита герконов при работе на ламповую нагрузку с помощью резистора 23

2.3.4 Указание по монтажу 23

Выводы 25

Список используемой литературы 26

ВВЕДЕНИЕ

Геркон [происходит от слов «герметизированный контакт»] представляет собой герметизированный переключатель с пружинными контактами из ферромагнитного материала, соприкасающимися под действием магнитного поля. Различают Геркон, работающие на замыкание, переключение и размыкание электрической цепи. Внутри баллона, диаметр которого не превышает 6,25 мм и длина 50 мм, создаётся вакуум или газовая среда (азот, аргон, водород) различного давления. При определённой напряжённости магнитного поля электромагнита или постоянного магнита свободные концы пружины (чаще из пермаллоевой проволоки), находящиеся на расстоянии нескольких десятых или сотых миллиметра, притягиваются друг к другу и замыкают контакт. При уменьшении напряжённости пружины упругой силой возвращаются в исходное положение, и контакт размыкается. Максимальная мощность, переключаемая контактами Геркон - 4 – 60 вм.

У переключающих электрические цепи Геркон сопротивление контакта в замкнутом состоянии 0,02—0,2 ом, в разомкнутом — 109—1015ом. Большинство Геркон с газовым наполнением имеет пробивное напряжение 200—500 в. Повышением давления газа до нескольких десятых Мн/м2 (несколько атмосфер) или понижением его до 132.(10—4— 10—6) н/м2 (10—4—10—6 мм pm. cm.)оно увеличивается до 800 в. У вакуумных Геркон пробивное напряжение достигает 5000 в. Геркон выдерживает 108—109 срабатываний. Время срабатывания Геркон (0,5—2 мсек) и отпускания (0,1—0,7 мсек) намного меньше, чем у якорных электромагнитных реле.

Феррит (от лат. ferrum – железо), – близкая по составу к Fe структурная составляющая углеродистых сталей и чугунов, а также легированных сталей и чугунов, содержащих, кроме железа и углерода, добавки других металлов. Кроме этого, феррит – фазовая составляющая других структур, например, перлита, состоящего из феррита и цементита. На микрофотографиях феррит как структурная составляющая имеет форму полиэдрических зерен, а в перлите имеет форму полосок, проходящих через зерно перлита.

Согласно диаграмме состояния железо – углерод (рисунок 1)в феррите растворяется очень мало углерода (до 0,03%), но в легированных сталях в нем могут быть другие металлы в растворенном виде (твердый раствор замещения). Количество растворенного элемента определяется пределом растворимости при комнатной температуре на диаграмме состояния железо – легирующий элемент.

В процессе термической обработки сплавов при нагреве до 723° С феррит переходит в высокотемпературную фазу – аустенит, температура перехода определяется составом феррита, при медленном охлаждении идет обратный пероцесс. При быстром охлаждении (закалке) стали феррит, входивший в перлит перед нагревом, не образуется, а из аустенита возникает структура мартенсита с повышенными механическими свойствами.

Железо при нагреве претерпевает несколько аллотропических превращений, при которых α-железо, существующее при комнатной температуре, переходит в γ-железо и δ-железо при температурах 910 и 1400° С, соответственно. Кристаллическая структура феррита (α-железа) относится к кубической системе, атомы железа расположены в вершинах и в центре куба.В некоторых легированных сталях феррит при нагреве не переходит в аустенит (ферритные стали, у них повышенная прочность при высоких температурах и и они сопротивляются коррозии и другим химическим воздействиям.

Показано, что при действии световых импульсов лазера и ударных волн могут возникать сплавы железа, содержащие в твердом растворе значительно больше легирующего элемента, чем допускается диаграммой состояния. Так, сплавы железо-вольфрам при комнатной температуре могут содержать в легированном феррите, согласно диаграмме состояния, 0,1% вольфрама, а при 1800° С 13% вольфрама. После действия лазерных импульсов феррит при комнатной температуре содержит 15% вольфрама, а после действия ударных волн до 100%, т.е. образуется непрерывный ряд твердых растворов, аналогично жидким растворам при смешивании, например, воды и спирта.

2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Общая информация о ферримагнетиках.

Все герконы, ферриты и магнитоуправляемые контакты относятся к ферромагнетикам.

2.1.1 Строение ферримагнетиков. Ферримагнетики получили свое название от ферритов, под которыми понимают химические соединения окисла железа Fe2O3 с окислами других металлов. В настоящее время используют сотни различных марок ферритов, отличающихся по химическому составу, кристаллической структуре, магнитным, электрическим и другим свойствам.

Наиболее широкое применение нашли ферриты со структурой природного минерала шпинели. Химический состав ферритов-шпинелей отвечает формуле МеFe2O4, где под Ме понимают какой-либо двухвалентный катион. На примере этих соединений рассмотрим наиболее характерные особенности магнитных свойств ферримагнетиков.

Исследования показывают, что наличие или отсутствие магнитных свойств определяется кристаллической структурой материалов и, в частности, расположением ионов двухвалентных металлов и железа между ионами кислорода. Элементарная ячейка шпинели представляет собой куб, в состав которого входит восемь структурных единиц типа МеFe2O4, т.е. 32 иона кислорода, 16 ионов трехвалентного железа и 8 ионов двухвалентного металла. Кислородные ионы расположены по принципу плотной кубической упаковки шаров. При этом возникают междуузлия двух типов: тетраэдрические, образованные окружением четырех ионов, и октаэдрические, образованные окружением шести ионов кислорода. В этих кислородных междуузлиях находятся катионы металлов. Всего в элементарной ячейке шпинели может быть заполнено 8 тетраэдрических промежутков (назовем их позициями типа А) и 16 октаэдрических мест ( позиции типа В).

Структуру, в которой все катионы двухвалентного железа занимают позиции типа А, а катионы трехвалентного железа распределяются в междуузлиях типа В, называют нормальной шпинелью. Учитывая такой характер распределения катионов по кислородным междуузлиям, формулу феррита со структурой нормальной шпинели можно представить в следующем виде:

1	2	3	4	5	6