8.Индукционные реле.

Индукционные реле

Серии РТ-80 (81,85), РТ-90.

Вращающий момент возникает при взаимодействии переменных магнитных полей неподвижных обмоток с токами, индуцированными этими полями во вращающемся диске.

1- Катушка.

2- Магнитопровод

3- Короткозамкнутый виток.

4- Вращающийся диск.

Чтобы диск вращался нужно создать два магнитных потока, сдвинутых в пространстве и по фазе друг относительно друга. Требуемые магнитные потоки получают с помощью короткозамкнутого витка 3, надеваемого на часть магнитопровода. Возникающий при этом вращающий момент равен

Мвр = К*Ф1*Ф2*SinY

Y - угол сдфига фаз между магнитными потоками потоками Ф1 и Ф2. От воздействия этих потоков в диске индукцируется ЭДС, которая вызывает токи в алюминиевом диске.

Y - угол сдфига фаз между магнитными потоками потоками Ф1 и Ф2.

Вращающий момент равен

Мвр = КI2;

Чем больше величина тока, протекающего по обмотке реле, тем больше вращающий момент и соответственно скорость вращения диска.

Реле состоит из двух элементов.

1. Индукционный элемент.

2. Электромагнитный элемент.

Индукционный элемент имеет следующие составляющие части:

1. Электромагнит с двумя короткозамкнутыми витками на полюсах. Концы обмотки электромагнита выводятся на панель. Можем менять количество витков катушки.

2. Подвижная рамка.

3. Подвижный алюминиевый диск, закрепленный на рамке.

4. Червяк, насаженный на ось диска.

5. Зубчатый сектор, который входит в зацепление с червяком при повороте рамки.

6. Постоянный магнит, который тормозит диск. Сила торможения зависит от скорости вращения диска.

7. Устройство для регулирования времени срабатывания.

Диск начинает вращаться при токе, проходящем через обмотки реле, равным 0,1 – 0,2 А. Но это не приводит к срабатыванию реле и замыканию контактной системы. Пружина заставляет занимать определенное положение рамку с диском. По мере увеличения проходящего по катушке тока, вращающий момент увеличивается, рамка поворачивается и приводит к зацеплению зубчатого сегмента и червяка.

Ток срабатывания – это ток, при котором происходит сцепление червяка с сегментом.

Это реле обладает выдержкой времени, то есть срабатывает не мгновенно, а через некоторое время ∆t

∆t – это время между зацеплением зубчатого сегмента и червяка и замыканием контактной системы.

∆t = tсц – tзк;

Характеристика времени срабатывания реле.

Из рисунка видно, что чем больше ток, тем меньше время срабатывания.

При токе реле, равным семи значениям тока срабатывания происходит насыщение магнитопровода, и дальнейшее увеличение скорости диска и времени срабатывания не происходит. Время срабатывания остается постоянным.

Коэффициент возврата данного реле составляет 0,8. Мощность срабатывания реле 10 ВА.

Вторая часть реле – электромагнитная. Происходит срабатывание сразу, без выдержки времени. При токе 2-8 тока срабатывания. Ток срабатывания электромагнитного элемента устанавливается винтом путем изменения воздушного зазора между электромагнитом и концом якоря. На головке винта имеются метки с цифрами 2-8. Они соответствуют кратностям тока срабатывания отсечки – отношению тока срабатывания отсечки к току срабатывания индукционного элемента.

Рисунок 3 – Схема устройства реле РТ-80 и характеристика срабатывания реле

При токах от 2 до 3-5 номинальных - реле работает с выдержкой времени, с зависимым от тока временем срабатывания, при токах более 5- -7 номинальных у реле срабатывает электромагнитный элемент, без выдержки времени, т.е. мгновенно.

10. Полупроводниковые элементы измерительных органов.

Полупроводниковые элементы измерительных органов.

1. Двухкаскадные усилители.

2. Операционные усилители постоянного тока.

Операционный усилитель (ОУ) может работать в различных режимах, которые отличаются схемой включения ОУ.

2.1. Инвертирующий усилитель.

Не инвертирующий вход (Н-вход) соединяют с общей нулевой шиной, а на инвертирующий вход (И-вход) включить резистор R1 и соединить выход ОУ с И-входом отрицательной обратной связью.

Если на И-вход подать отрицательное напряжение, то напряжение на выходе будет положительным, и наоборот.

2.2. Не инвертирующий усилитель.

И-вход соединяется с общей нулевой шиной. Входной напряжение Uвх подается на Н-вход.

Напряжение на выходе Uвых имеет одинаковый знак с напряжением Uвх.

2.3. Дифференциальный усилитель.

При равенстве коэффициентов усиления по И-входу и Н-входу напряжение на выходе Uвых пропорционально разности входных напряжений

U вых = (Uвх2 – U вх1)*К,

а его знак определяется значениями и знаками этих напряжений.

2.4. Компаратор.

Компаратор сравнивает входные напряжения. При положительных напряжениях Uвх1 и Uвх2 на выходе компаратора положительное напряжение при Uвх2 > Uвх1 и отрицательное при Uвх2 < Uвх1.

Он переключается всякий раз при изменении знака разности сравниваемых напряжений.

2.5. Нуль-орган. Компаратор без положительной обратной связи, один из входов которого Uвх2 соединен с нулевой шиной. При этом напряжение Uвх1 сравнивается с нулевым Uвх2=0.

1.6. Схемы сравнения абсолютных значений двух величин.

Схема состоит из двух выпрямителей, выпрямляющих сравниваемые величины А и В и исполнительной части. В качестве исполнительной части используется нуль-орган. На его вход подается разность сравниваемых сигналов А и В. При |А|>|B| ток в исполнительном органе имеет одно направление, а при |А|<|B| - другое. При изменении направления тока нуль-орган срабатывает.

2.7. Схемы сравнения двух электрических величин по фазе. Две величины сравнивают по фазе путем определения доли полупериода, в течении которой их мгновенные значения совпадают по знаку. Например, если величины совпадают по фазе, то из знаки одинаковы в течении всего полупериода.

11. Полупроводниковые измерительные реле. Реле тока РСТ-14.

Полупроводниковые измерительные реле.

Реле тока серии РСТ-14.

Схема реле

Основными элементами схемы являются А1 и А2, конденсатор C и стабилитрон VD2. ОУ А1 включен по схеме компаратора. В зависимости от сравнения входных напряжений Ua1 вх1 и Ua1 вх2 на выходе появляются положительные или отрицательные импульсы напряжения Ua1 вых. Это напряжение заряжает конденсатор. Если Ua1 вых>0, то ток заряда проходит по резистору R5 и напряжение на конденсаторе возрастает до максимального положительного значения +Uс max. При Ua1 вых<0 через диод VD1 конденсатор заряжается до максимального отрицательного значения –Uс min.

Значения напряжения на конденсаторе ограничиваются стабилитроном VD2.

В нормальном режиме Ua1 вх1 < Ua1 вх2. Напряжение на выходе первого ОУ А1 имеет наибольшее положительное значение и конденсатор заряжается до максимального положительного значения +Uс max. Оно подается на инвертирующий вход ОУ А2. Uа2 вх1 = +Uс max.

Ua2 вх1 > Ua2 вх2, поэтому на выходе ОУ А2 максимальное отрицательное напряжение - Ua2 вых. При этом благодаря обратной связи Ua2 вх2 также меньше нуля. Это ичходное состояние реле.

При КЗ Ua1 вх1 > Ua1 вх2. На выходе ОУ А1 появится максимальное отрицательное напряжение. Конденсатор С начнет перезаряжаться. Когда Uc= Ua2 вх1 станет меньше Ua2 вх2 усилитель А2 переключится и на его выходе появится максимальное положительное напряжение + Ua2 вых. Благодаря обратной связи ОУ А2 напряжение Ua2 вх2 также станет положительным.

Временные диаграммы работы реле.

Если напряжение Ua1 вых будет менять знак (например, из-за пульсаций напряжения Ua1 вх1), то конденсатор будет перезаряжаться. Но при этом будет соблюдаться соотношение

Ua2 вх1 < Ua2 вх2,

поэтому ОУ А2 положения не изменит. В положении после срабатывания он будет находиться, пока Ua1 вх1 будет больше Ua1 вх2

Эта схема используется также для выполнения реле напряжений РСН – 14 и РСН – 17.