6 Литература

1. Бородин И.Ф, Кириллин Н.И. Практикум по основам автоматики и автоматизации производственных процессов. М., 1974.

2. Бородин И.Ф. Технические средства автоматики. М., 1982.

3.Носов Г.Р. и др. Автоматика и автоматизация мобильных сельскохозяйственных машин. Киев, 1984.

4. Коломиец А.П.,

5.Коломиец А.П., Кондратьева Н.П.,

Лабораторная работа №2

Исследование электромагнитных реле

1. Цель работы

Изучить конструкцию и принцип действия электромагнитных реле постоянного и переменного тока.

Научиться экспериментально определять основные параметры срабатывания реле.

2.Теоретические сведения

Реле-это устройство, которое автоматически осуществляет скачкообразные изменения выходного сигнала под действием изменяющегося непрерывно входного (управляющего) воздействия.

По принципу действия реле бывают: электромеханические, электронные, магнитные, бесконтактные и др. Из электромеханических реле наибольшее применение находят электромагнитные, но встречаются также магнитоэлектрические, индукционные, электродинамические и др.

В настоящей работе изучаются электромагнитные реле. Управляющей (входной) величиной у них является какая-либо электрическая величина (ток, напряжение и др.). Изменение входной величины вызывает перемещение подвижной части реле (якоря), приводящее к замыканию или размыканию электрических контактов реле.

Свойства реле характеризуются следующими основными параметрами:

1. Мощность срабатывания Р_ср -минимальная мощность , которая должна быть подведена к реле от управляющей цепи для его надежного срабатывания.

2. Мощность управления Р_у- максимальная мощность в коммутируемой цепи, при которой контакты реле ещё работают надёжно. Она определяется параметрами контактов реле: I_доп и U_доп контактов.

3. Д опустимая разрывная мощность Р_р- мощность, разрываемая контактами при определённом токе или напряжении без образования устойчивой электрической дуги.

4. Коэффициент управления К_у = – величина, характеризующая

отношение управляемой мощности к мощности срабатывания. К_у=100…10000 и более, т.е. реле можно рассматривать как усилительный элемент.

5. Время срабатывания t_ср и время отпускания tв (возврат) реле. По времени срабатывания реле делят на безинерционные (t_ср 0,001с ), быстродействующие (t_ср= 0,001…0,05 с), нормальнодействующие (t_ср= 0,05…0,15 с ), реле с замедлением ( t_ср= 0,15…1,00 с), и реле времени (t_ср1,0 с).

6. Параметр срабатывания и параметр отпускания.

В большинстве случаев применяются «максимальные» реле , т.е. реле срабатывающие при возрастании управляющего параметра.

Для максимальных реле параметр срабатывания – это минимальное значение входного сигнала, при котором происходит срабатывание. Параметр отпускания – максимальное значение входного сигнала, при котором происходит возврат реле в исходное состояние.

Первые 5 параметров необходимо знать и учитывать только при выборе типа реле при проектировании. Обычно их определяют по справочной литературе. Параметры срабатывания и отпускания необходимо проверять и регулировать как при включении новой аппаратуры , так и периодически в процессе эксплуатации.

Отношение параметра отпускания к параметру срабатывания называется коэффициентом возврата К_в. Для максимальных реле К_в1. У многих реле параметр срабатывания можно устанавливать на нужные значения изменением напряжения противодействующей пружины («уставка срабатывания»). Пределы регулирования уставки срабатывания обозначаются на специальной шкале. Такие реле имеют высокую точность срабатывания коэффициент возврата , близкий к единице. Так, например, для реле тока и реле напряжения К_в=0,80…0,85. Если реле не имеет устройства для регулирования параметра срабатывания , то коэффициент возврата обычно значительно ниже и не нормируется (например, у промежуточных реле , служащих для размножения контактов и увеличения управляемой мощности).

Отношение номинального значения рабочего параметра к параметру срабатывания называется коэффициентом запаса по срабатыванию Кз. Для промежуточных реле Кз.ср=Uн/Uср>1,2.

Устройство промежуточного электромагнитного реле схематично показано на рис.1. При протекании тока по обмотке возникает магнитный поток Ф , и подвижная часть магнитопровода (якорь) притягивается к неподвижной, замыкая или размыкая соответствующие контакты.

Сила притяжения F=K*i²

где К – коэффициент, зависящий от магнитного сопротивления цепи;

i – мгновенное значение тока.

Для реле постоянного тока i=I=const, при срабатывании реле сила F плавно возрастает с уменьшением воздушного зазора между якорем и сердечником. Для ограничения этой силы и меньшего нагрева обмотки такие реле часто включают таким образом, чтобы при срабатывании последовательно с катушкой включалось токоограничивающее сопротивление.

Для реле переменного тока i=I_m*sin t;

F=K*I_m² * sin²t=K*I_m² ;

т.е. сила изменяется с двойной частотой от нуля до максимального значения, оставаясь положительной. Среднее значение силы почти не зависит от величины воздушного зазора, т.к. при уменьшении зазора увеличивается индуктивное сопротивление обмотки, а ток уменьшается. Для уменьшения якоря при воздействии переменной силы чаще всего применяют расщепление магнитного потока Ф в воздушном зазоре на две части: Ф^ и Ф^.На часть полюса сердечника (через которую проходит поток Ф^) одевают короткозамкнутый медный виток, в котором индуцируется ЭДС и протекает ток. Поток Ф^ создается под действием не только тока в катушке, но и тока в короткозамкнутом витке, а поэтому он не совпадает по фазе с потоком Ф^. Соответственно и силы, создаваемые этими потоками, не совпадают по фазе во времени , и суммарная сила притяжения всегда положительна и больше нуля.

Рассмотренные выше реле называют нейтральными, т.к. их работа не зависит от направления тока в обмотке. При очень малой величине входного сигнала чувствительность нейтральных реле оказывается недостаточной для срабатывания. В этом случае применят поляризованные реле, реагирующие не только на величину, но и направление тока в обмотке. Поляризация обеспечивается применением постоянных магнитов. Поляризованные реле могут срабатывать при мощности сигнала 10^-6…10^-4 Вт и выше.