Загальні вказівки до виконання лабораторних робіт

Перед виконанням лабораторної роботи необхідно у позаурочний час провести попередню підготовку, для чого необхідно:

- ознайомитися зі змістом лабораторної роботи, усвідомити її мету;

- повторити теоретичний матеріал за літературою, що рекомендується, відповісти на контрольні запитання, зазначені наприкінці роботи;

- продумати план проведення роботи;

- скласти попередній звіт роботи зі схемами та таблицями.

При виконанні роботи й монтажі схеми рекомендується:

- спочатку виконувати головне коло, а потім паралельні включення;

- складання схеми вести від одного затискача джерела живлення й закінчувати на іншому його затискачі;

- перевірку схеми виконувати спочатку в головному контурі кола, а потім в паралельних колах;

- перевірити правильність встановлення повзунків реостатів і положення стрілок вимірювальних приладів на нульовій точці шкали.

Зібрану й перевірену схему пред’явити керівникові лабораторних робіт і тільки після його дозволу включати установку під напругу.

При включенні схеми під напругу треба уважно стежити за показами приладів, при різких ударах стрілок приладів схема повинна бути негайно відключена від джерела живлення.

По закінченні роботи й візуванню в керівника протоколу випробувань схема повинна бути розібрана після дозволу викладача.

Звіт з лабораторної роботи складається індивідуально кожним студентом у позаурочний час відповідно до вимог кафедри й пред’являється керівникові перед початком наступного лабораторного заняття. При ненаданні звіту студент не допускається до чергової роботи й виконує її в дні, призначені кафедрою.

Лабораторна робота №6 вивчення конструкції та зняття характеристик електромагнітних реле

1 Мета роботи

Вивчити конструкцію і визначити основні параметри електромагнітних реле, реле часу, проміжних і вказівних реле

2 Програма роботи

2.1 Вивчити конструкцію та принцип дії електромагнітних реле струму, напруги, проміжних реле, реле часу та вказівних реле.

2.2. Дослідити параметри спрацьовування та параметри повернення для реле струму РТ-40 та реле напруги РН-54.

3 Теоретичні відомості

Найменування реле присвоєно великій групі автоматичних приладів управління, що володіють релейним дією, під якою розуміється стрибкоподібна зміна стану керованого кола (наприклад, її замикання або розмикання) при заданих значеннях величин, що характеризують певний відхилення режиму контрольованого об'єкта.

Релейний захист і автоматика (РЗА) включають в себе комплекс реле різного призначення, які діють спільно в заданій послідовності і залежності один від одного, тобто за заданою програмою. У пристроях РЗА, реле замикають або розмикають різні електричні кола або іншим способом стрибкоподібно змінюють їх стан (наприклад, стрибкоподібно змінюють їх опір), або механічно впливають на силові апарати (вимикачі та ін.)

У пристроях РЗА застосовуються електричні, механічні та теплові реле.

Електричні реле реагують на електричні величини: струм, напруга, потужність, частоту, опір, кут між струмом і напругою або двома струмами, або двома напругами.

Механічні реле реагують на неелектричні величини: тиск, швидкість течії рідини чи газу, частоту обертання, рівень рідини і т. п.

Теплові реле реагують на кількість виділеного тепла або зміна температури.

Найбільшого поширення в релейного захисту отримали електричні реле, які виконуються, головним чином, на електромагнітному та індукційному принципах. Дедалі більшого поширення отримують поляризовані та магнітоелектричні реле, що включаються в кола змінного струму через випрямлячі, а також напівпровідникові реле на електронній елементній базі.

Всі електричні реле діляться по призначенню на три групи:

- основні реле, безпосередньо реагують на зміну контрольованих величин: (струм, напруга, потужність, частота, опір і т. д.);

- допоміжні реле, керовані іншими реле і виконують функції введення витримки часу, розмноження контактів, передачі команд від одних реле до інших, впливу на вимикачі, сигнали і т. п.;

- сигнальні (вказівні) реле, що фіксують дію захисту та керуючі звуковими і світловими сигналами.

Всі електричні реле мають сприймаючий орган, який безпосередньо сприймає зміни електричних величин, підведених до реле, і виконує відповідні їм зміни в інших органах або частинах реле, та виконавчий орган, який, впливаючи на зовнішні кола, виконує відключення вимикачів , подачу попереджувальних сигналів або запуск інших реле.

Виконавчим органом є контакти реле. Крім того, деякі реле мають орган уповільнення або витримки часу.

Залежно від електричної величини, на яку реагує сприймаючий орган, електричні реле бувають: струму, напруги, потужності, з-спротиву і частоти, а за характером зміни впливає величини розділяються на реле максимальні і мінімальні реле.

Максимальні реле спрацьовують, коли значення величини, що впливає, перевершує задану, а мінімальні - коли значення величини, що впливає, знижується нижче заданої.

За способом включення сприймаючого органу розрізняються реле прямої дії, у яких сприймаючий орган включається безпосередньо в коло елемента, що захищається, і вторинні, у яких сприймаючий орган включається через вимірювальні трансформатори струму і напруги.

За способом впливу виконавчого органу розрізняються реле прямої дії, у яких виконавчий орган відключає вимикач шляхом механічного впливу (реле максимального струму типу РТМ і РТВ і реле мінімальної напруги типу РНМ і РНВ), і реле побічної дії, виконавчий орган яких впливає на привід вимикача з допомогою оперативного струму.

Практичне застосування отримали наступні три групи реле:

1) первинні реле прямої дії - це максимальні реле струму, мінімальної напруги і електротеплові реле. Первинні реле прямої дії вбудовуються безпосередньо в вимикачі, автоматичні вимикачі і магнітні пускачі;

2) вторинні реле прямої дії - це максимальні реле струму і на-напруги, що діють миттєво і з витримкою часу, які вбудовуються в приводи вимикачів;

3) вторинні реле непрямого дії - це основна і найбільш багаточисельна група реле всіх типів.

Всі реле характеризуються наступними основними параметрами.

Параметр спрацьовування - це значення параметра, що впливає (струму, напруги і т. д.), при якому реле спрацьовує (П_с).

Наприклад, для максимального реле струму за струм спрацьовування приймається найменше значення струму, при якому реле спрацьовує, а для мінімального реле - найбільше значення.

Задане порогове (граничне) - значення величини, що впливає, при якому реле має спрацювати, називається уставкою, а положення покажчика на шкалі реле, відповідне цим значенням, називається уставкою за шкалою.

Параметр повернення - це значення параметра, що впливає, при якому реле повертається в вихідне положення (П_п).

Коефіцієнт повернення К_п - відношення параметра повернення до параметра спрацьовування.

Для максимальних реле К_п <1, для мінімальних К_п> 1.

Похибка спрацьовування - відхилення параметра спрацьовування реле від уставки, виражене у відсотках, наприклад:

, (6.1)

де - струм спрацювання реле при даній уставки;

- уставка струму спрацьовування.

Принцип дії електромагнітних реле заснований на взаємодії магнітного поля обтічної струмом обмотки з феромагнітним якорем.

На електромагнітному принципі виконуються реле трьох основних типів: з якорем, що втягується (соленоїдні), з поворотним якорем (клапанного типу) та з поперечним рухом якоря.

Електромагнітні реле змінного струму типу РТ-40 і напруги типу РН-50

Схема реле типу РТ-40 представлена на рисунку 6.1.

Реле складається з наступних основних частин (деталей): електромагніта 1 з обмоткою 10, що складається з двох котушок, розташованих на верхньому і нижньому стержнях електромагніта; якоря 2, жорстко укріпленого на осі 9; рухомих контактних містків 5, укріплених на якорі за допомогою ізоляційної колодки; спіральної протидіючої пружини 8, пов'язаної внутрішнім кінцем з віссю якоря, а зовнішнім кінцем з покажчиком уставки 7; нерухомих контактів 4. Перестановкою перемичок на виведених кінцях котушок обмотки 10 можна здійснити паралельне і послідовне з'єднання котушок реле і відповідно змінювати значення уставок в 2 рази.

При проходженні по обмотках електромагніту струму магнітний потік, створюваний цим струмом, намагнічує рухливий якір і він притягується до осердя, в результаті чого повертається контактний місток 5 і дотикається до нерухомих контактів 4, коло замикається. Електромагнітний момент залежить від числа витків обмотки, значення струму в обмотці і кута повороту якоря, а зусилля від пружини - від початкової затягування пружини, кута повороту та якоря. Уставки спрацьовування струмових реле РТ-40 регулюються зміною натягу пружини з допомогою повідця 7 і зміною з'єднання котушок обмотки реле (послідовно або паралельно), що змінює межі шкали в 2 рази. Коефіцієнт повернення у максимальних реле не менше 0,8, у мінімальних - не більше 1,2.

Рисунок 6.1 - Електромагнітне струмове реле РТ-40

Похибка струму спрацювання не перевищує ± 5%.

Для гасіння вібрації контактів реле струму РТ-40 мають механічний пристрій - гасник вібрації 3, який представляє порожнистий циліндр і заповнений піском, який поглинає енергію удару якоря до упорів.

Реле РТ-40 є максимальним і використовується в схемах РЗА в якості органу, що реагує на підвищення струму в контрольованому колі. Реле випускають дев'яти виконань з різними діапазонами уставок, від 0,05 до 200 А. Споживана потужність від 0,2 до 8 В·А.

Реле напруги змінного струму типів РН-53 і РН-54 виконані конструктивно аналогічно реле РТ-40. Відмінністю є відсутність гасника вібрації і інша схема включення обмоток. У цих реле, які постійно знаходяться під напругою, для зниження вібрації рухомої системи обмотка реле, що складається з двох послідовно з'єднаних котушок з великим числом витків, включена в мережу змінного струму не безпосередньо, а через випрямний міст і додаткові резистори (див . схему внутрішніх з'єднань на етикетці реле). У реле два діапазони уставок. У діапазоні менших уставок обмотка реле підключається до контрольованої кола через один резистор, в діапазоні великих уставок - через два послідовно з'єднаних резистора.

Максимальні реле напруги типу РН-53, що застосовуються в схемах РЗА, мають коефіцієнт повернення не нижче 0,8, а мінімальні реле напруги типу РН-54 - не вище 1,25. Напругою спрацьовування мінімального реле називається напруга, при якій відбувається відпускання реле і замикання розмикаючих контактів; напругою повернення - напруга, при якому якір реле притягається до сердечника і замикає контакти замикаються.

Крім розглянутих, випускаються реле напруги постійного струму типу РН-51 та спеціальні реле змінного струму типу РН-58 з підвищеним коефіцієнтом повернення - 0,95.

Основним призначенням проміжних реле (РП) є: розмноження контактів основного реле в тих випадках, коли при спрацьовуванні останнього потрібна одночасно замкнути або розімкнути кілька кіл. Одним з таких випадків є одночасне відключення від захисту кількох вимикачів; розвантаження контактів основного реле при необхідності замикання або розмикання кіл такої потужності, на яку контакти основного реле не розраховані.

Проміжні реле виконуються на електромагнітному принципі для роботи на оперативному постійному і змінному струмі. Залежно від призначення проміжні реле випускаються з обмотками напруги або обмотками струму або тими й іншими одночасно. Реле постійного струму виготовляються на напруги 24, 48, 110 і 220 В, а змінного струму - на 127, 220 і 380 В.

Проміжні реле типів РП-23 і РП-24 виконуються для роботи на постійному струмі, а РП-25 і РП-26 - на змінному струмі. Для запобігання вібрації рухомої системи реле РП-25 і РП-26 мають короткозамкнений виток на сердечнику електромагніта.

Реле РП бувають швидкодіючі (0,011 ... 0,6 с) і з уповільненням при спрацьовуванні (до 0,125 с) або при поверненні (до 1,4 с). Останнє досягається встановленням на осерді мідних демпфуючих шайб (реле РП-252), демпфуючих обмоток (РП-253), а також за допомогою контуру RС, що підключається паралельно обмотці реле.

Вказівні реле (РВ) використовуються в схемах РЗА в якості покажчиків спрацьовування цих пристроїв. РВ бувають послідовного та паралельного включення.

Широко поширене реле типу РУ-21. При втягуванні якоря реле звільняє барабан з вказівним диском, який обертаючись, перемикає контакти реле і в оглядовому вікні з'являються світлі сектори диска. У вихідне положення повернення реле здійснюється вручну.

Застосовуються також вказівні реле типу РУ-1, за принципом дії такі ж, як і реле РУ-21.