реферат, рефераты скачать Информационно-образоательный портал
Рефераты, курсовые, дипломы, научные работы,
реферат, рефераты скачать
реферат, рефераты скачать
МЕНЮ|
реферат, рефераты скачать
поиск
Герконы, ферриты и магнитоуправляемые контакты

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:

(Мe2+)[Fe3+Fe3+]O4

где в круглых скобках указаны ионы, занимающие позиции типа А, а в квадратных - ионы в позициях типа В. Стрелками условно показано направление магнитных моментов катионов. В структуре нормальной шпинели кристаллизуются ферриты цинка (ZnFe2O4) и кадмия (CdFe2O4). Как будет показано далее, ферриты со структурой нормальной шпинели немагнитны.

         Чаще встречаются ферриты с иным характером распределения катионов по кислородным междоузлиям. Структура, в которой катионы Ме2+ находятся в позициях типа В, а катионы трехвалентного железа поровну распределяются между позициями А и В, получила название обращенной шпинели. Формулу обращенной шпинели с учетом распределения катионов можно записать в виде:

(Fe3+)[Me2+Fe3+]O4

Структуру обращенной шпинели имеют ферриты никеля, кобальта, меди и некоторых других элементов.

         Большинство реальных ферритов характеризуется некоторым промежуточным распределением катионов, когда и ионы Ме2+, и ионы трехвалентного  железа Fe3+ занимают позиции того и другого типов. Такие структуры называют амфотерной шпинелью. Промежуточному распределению катионов соответствует структурная формула

(Me2+1-x Fe3+x)[Me2+x Fe3+1-x]O4

где параметр х характеризует степень обращенности шпинели. Структуре нормальной и обращенной шпинели отвечают значения х, равные, соответственно,  нулю и единице.

2.1.2Природа магнитного упорядочения. В ферритах магнитоактивные катионы находятся достаточно далеко друг от друга, поскольку разделены анионами кислорода, не обладающими магнитным моментом. Поэтому прямое обменное взаимодействие между катионами оказывается очень слабым или отсутствует вообще. Их электронные оболочки практически не перекрываются.

2.2 Ферриты.

2.2.1Общая информация. Ферриты или магнитные материалы с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ) находят широкое применение в устройствах автоматики, вычислительной техники, в аппаратуре телеграфной связи. Сердечники у ферритов имеют два устойчивых магнитных состояния, соответствующих различным направлениям остаточной магнитной индукции. Именно благодаря этой особенности их можно использовать в качестве элементов для хранения и переработки двоичной информации. Запись и считывание информации осуществляются переключением сердечника из одного магнитного состояния в другое с помощью импульсов тока, создающих требуемую напряженность магнитного поля.

         Двоичные элементы на ферритах характеризуются высокой надежностью, малыми габаритами, низкой стоимостью, относительной стабильностью характеристик. Они обладают практически неограниченным сроком службы,  сохраняют записанную информацию при отключенных источниках питания.

         К материалам и изделиям этого типа предъявляют ряд специфических требований,  а для их характеристики привлекают некоторые дополнительные параметры. Основным из таких параметров является коэффициент прямоугольности петли гистерезиса Кпу, представляющий собой отношение остаточной индукции Вr к максимальной индукции Вmax:

Кпу = Вr/Вmax

         Для определенности Вmax измеряют при Hmax = 5Hc. Желательно, чтобы Кпу был возможно ближе к единице. Для обеспечения быстрого перемагничивания сердечников они должны иметь небольшой коэффициент переключения Sq, численно равный количеству электричества на единицу толщины сердечника, которое необходимо для перемагничивания его из одного состояния остаточной индукции в противоположное состояние максимальной индукции.

         Кроме того, ферриты должны обеспечивать малое время перемагничивания,  возможно большую температурную стабильность магнитных характеристик, а следовательно, иметь высокую температуру Кюри и некоторые другие свойства.

         Ферриты в практике распространены шире, чем металлические тонкие ленты.  Это объясняется тем, что технология изготовления сердечников наиболее проста и экономична. Свойства ферритовых сердечников приведены в табл.1.


         Ферритам свойственна спонтанная прямоугольность петли гистерезиса, т.е.  специфическая форма петли реализуется при выборе определенного химического состава и условий спекания феррита, а не является результатом какой-либо специальной обработки материала, приводящей к образованию текстуры (например, механических воздействий или обработки в сильном магнитном поле).

         Из ферритов с ППГ наиболее широкое применение находят магний-марганцевые и литиевые феррошпинели. Установлено, что прямоугольная петля гистерезиса характерна для материалов с достаточно сильной магнитной кристаллографической анизотропией и слабо выраженной магнитострикцией. В этом случае процессы перемагничивания происходят главным образом за счет необратимого смещения доменных границ. Сохранение большой остаточной намагниченности после снятия внешнего поля объясняется локализацией доменных границ на микронеоднородностях структуры. Такими неоднородностями могут быть области с разной степенью обращенности шпинели, вакансии и связанные с ними комплексы, междуузельные атомы и др. Например, в магний-марганцевых ферритах спонтанная прямоугольность петли гистерезиса обусловлена тетрагональными искажениями кристаллической решетки за счет ионов Mn3+, образующихся при определенных условиях синтеза.

         При использовании ферритов следует учитывать изменение их свойств от температуры. Так, при возрастании температуры от -20 до +60°С у ферритов различных марок коэрцитивная сила уменьшается в 1,5-2 раза, остаточная индукция - на 15-30%, коэффициент прямоугольности - на 5-35%.

         В зависимости от особенности устройств, в которых применяются ферриты с ППГ,  требования, предъявляемые к ним, могут существенно различаться. Так, ферриты,  предназначенные для коммутационных и логических элементов схем автоматического управления, должны иметь малую коэрцитивную силу (10-20 А/м). Наоборот,  материалы, используемые в устройствах хранения дискретной информации, должны иметь повышенное значение коэрцитивной силы (100-300 А/м).

         В запоминающих устройствах ЭВМ применяют либо кольцевые ферритовые сердечники малого размера (имеются сердечники с наружным диаметром 0,3-0,4 мм), либо многоотверстные ферритовые платы в которых область вокруг каждого отверстия выполняет функции отдельного сердечника. При использовании сердечников достигается более высокое быстродействие, однако возникают технологические трудности при прошивке таких сердечников проводниками и сборке матриц.

2.2.2 Ферриты для устройств СВЧ. Диапазон СВЧ соответствует длинам волн от 1м до 1мм. В аппаратуре и приборах, где используются электромагнитные волны диапазона СВЧ, необходимо управлять этими колебаниями: переключать поток энергии с одного направления на другое, изменять фазу колебаний, поворачивать полоскость поляризации волны, частично или полностью поглощать мощность потока.

         Электромагнитные волны могут распространяться в пространстве, заполненном диэлектриком, а от металлов они почти полностью отражаются. Поэтому металлические поверхности используют для направления волн, их концентрации или рассеяния. Электромагнитная энергия СВЧ чаще всего передается по волноводам,  представляющим собой трубы. В качестве твердых материалов для управления потоком энергии в волноводах используют ферриты СВЧ и некоторые немагнитные активные диэлектрики. Магнитными характеристиками первых можно управлять с помощью внешнего магнитного поля, электрическими свойствами вторых - за счет внешнего электрического поля.

         Практическое применение ферритов СВЧ основано на: а) магнитооптическом эффекте Фарадея; б) эффекте ферромагнитного резонанса; в) изменении внешним магнитным полем значения магнитной проницаемости феррита.

         Магнитооптический эффект Фарадея заключается в повороте плоскости поляризации высокочастотных колебаний в намагниченном за счет внешнего поля феррите. При этом могут быть получены различные углы поворота плоскости поляризации, а следовательно, и коммутирование энергии в разные каналы.

         Ферромагнитный резонанс наблюдается при совпадении частоты внешнего возбуждающего поля с собственной частотой прецессии спинов электронов.  Собственная частота прецессии зависит от магнитного состояния образца, а потому ее можно изменять с помощью постоянного подмагничивающего  (управляющего) поля Н_. При резонансе резко возрастает поглощение энергии электромагнитной волны, распространяющейся в волноводе в обратном направлении;  для волны прямого направления поглощение оказывается значительно меньшим. В результате получается высокочастотный вентиль. Рассмотренный эффект наиболее сильно проявляется в том случае, когда напряженности переменного возбуждающего поля и постоянного подмагничивающего полей взаимно перпендикулярны.

Страницы: 1, 2



© 2003-2013
Рефераты бесплатно, рефераты литература, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты медицина, рефераты на тему, сочинения, реферат бесплатно, рефераты авиация, курсовые, рефераты биология, большая бибилиотека рефератов, дипломы, научные работы, рефераты право, рефераты, рефераты скачать, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент.