Лабораторна 6
.pdf
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 6
Виконав Скудря М.О.
ЕЕЕ-20001б
ДОСЛІДЖЕННЯ СТРУМОВОГО РЕЛЕ ТИПУ РТ-80
Мета роботи – дослідження принципу дії, знайомство з конструкцією, технічними характеристиками, способами регулювання реле.
Теоретичні відомості Індукційні максимальні реле струму (наприклад» серії РТ80) використовують для захисту електроустановок при перевантаженнях і КЗ.
Реле, конструкцію якого приведено на рис. 6.1., є комбінованими і складається з двох елементів: індукційного з обмежено залежною витримкою часу і електромагнітного миттєвої дії (відсічки). Деякі реле мають і елемент сигналізації з сигнальним прапорцем, який свідчить про спрацювання реле.
1 – розімкнутий магнітопровід, 2 – короткозамкнуті витки, 3 – упорний гвинт, 4
– обмежувач, 5 – скоба, 6 – пружина, 7 – гвинт пружини, 8 – диск, 9 – постійний магніт, 10 – рамка, 11 – зубчатий сегмент, 12 – черв’як, 14 – фігурний важіль, 15 – штовхач, 16 – контакти, 17 – гвинт регулювання відсічки, 18 – якір відсічки, 19 – штепсель регулювання струму спрацювання, 20 – штепсельна
колодка, 21 – резервний штепсель регулювання струму спрацювання, 22 – обмотка, 23 – шунт магнітопроводу.
Потік Фр утворюється струмом Ір, що протікає по обмотці реле. Частина магнітного потоку (Фр) замикається через магнітопровід з короткозамкнутими витками, перетинаючи диск, інша частина потоку диск не перетинає і замикається через шунт магнітопроводу. В короткозамкнутих витках індукується струм Ін, який утворює свій магнітний потік Фк, що відстає по фазі від Фр. Взаємодіючи, потоки Фр та Фк утворюють потоки Ф1 ті Ф2, які перетинають диск в різних перерізах (рис. 6.2): Ф Ф Ф 1 р к ; Ф Ф Ф 2 р к
. Таким чином диск перетинають два зсунуті по фазі і в просторі магнітні потоки.
Надійне зчеплення черв’ячної передачі забезпечується стальною пластинкою, яка закріплена на рамці і притягується до магнітної системи під дією потоків розсіювання. Підгинанням цієї пластинки регулюють коефіцієнт повернення реле. Струм спрацювання індукційного елементу регулюється східчасто шляхом зміни кількості витків обмотки реле за допомогою штепселя. Для збільшення струму спрацювання зменшують кількість витків. Для заміни уставок струму спрацювання індукційного елемента без розриву ланцюга трансформатора струму реле має резервний штепсель з пластмасовою голівкою,
який знаходиться в холостому гнізді штепсельної колодки. При заміні уставки необхідно спочатку вкрутити запасний штепсель в потрібне гніздо, а потім перенести другий штепсель в пусте гніздо.
При невідповідності шкал уставок дійсним значенням проводиться регулювання реле. Регулювання часу спрацювання індукційного елементу при 10кратному струмі уставки проводиться підбором положення постійного магніту. Регулювання струму спрацювання індукційного елемента проводиться підбором натягу пружини повернення. Регулювання струму повернення проводиться підгинанням стальної пластинки на рухомій рамці. Чим ближче пластинка до магнітопроводу, тим менший струм повернення.
I |
I ср , А |
|
|
|
I в, А |
|
кп |
|
у, А |
|
|
|
|
|
|
|
|
Вимірювання |
Середнє |
Вимірювання |
Середнє |
|
||||
|
|
|||||||
|
1 - е |
2 - е |
значення |
1 - е |
|
2 - е |
значення |
|
4 |
3,7 |
3,8 |
3,75 |
3 |
|
3,1 |
3,05 |
0,81 |
5 |
4,8 |
4,9 |
4,85 |
4 |
|
4,1 |
4,05 |
0,83 |
|
|
|
|
|
|
|
Tcпр |
5,06 |
3,4 |
2,85 |
2,55 |
0,1 |
0,05 |
К |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
Ікз |
8 |
12 |
16 |
20 |
24 |
28 |
Контрольні запитання
1. Принцип дії, конструкція і схема внутрішніх з'єднань індукційного реле струму (наприклад, серії РТ-80).
Індукційне реле струму, таке як серія РТ-80, використовує принцип дії електромагнітного
поля, що виникає при проходженні струму через обмотку реле. Основні компоненти включають:
1.Обмотка реле: Реле має обмотку, через яку протікає струм, що викликає магнітне поле.
2.Магнітний ядро: Реле має магнітне ядро, яке має високу магнітну провідність і яке стає магнітним під впливом електричного струму.
3.Якірь: Якірь також входить в область впливу магнітного поля і рухається під впливом цього поля.
4.Контактні групи: Зазвичай реле має нормально відкриті (НВ) і нормально замкнуті (НЗ) контакти, які керують електричними лініями, з'єднуючи або від'єднуючи їх при активації реле.
Схема внутрішніх з'єднань може бути поділена на такі етапи:
1.Початковий струмовий кільцевий контур: Струм проходить через обмотку реле, створюючи магнітне поле.
2.Магнітне вплив на якірь: Під впливом магнітного поля, якірь рухається, відкриваючи або закриваючи контакти відповідно до схеми.
3.Керування електричними лініями: Контакти реле керують електричними лініями залежно від режиму роботи реле.
Під час роботи реле, струм, що протікає через обмотку, створює магнітне поле, яке впливає на якірь, змушуючи його рухатися і викликаючи зміну стану контактів. Різноманітні модифікації конструкції можуть використовуватися для досягнення різних функцій та умов застосування.
2. Аналіз сил та моментів, що діють на диск індукційного елемента і якір електромагнітного елемента.
Аналіз сил та моментів на диск індукційного елемента та якір електромагнітного елемента є частиною теоретичного дослідження електромагнітних систем. Взагалі, розгляд таких сил і моментів може бути складним завданням, оскільки воно включає в себе взаємодію електричних та магнітних полів, рухомі ділянки системи, та інші аспекти.
Для диска індукційного елемента:
1.Сила Лоренца: При проходженні струму через обмотку диск може взаємодіяти з магнітним полем і відчувати силу Лоренца.
2.Момент обертання: Якщо диск може обертатися, може виникати момент обертання, спричинений силою Лоренца.
Для якоря електромагнітного елемента:
1.Сила Лоренца: Сила Лоренца виникає на кожний провідник, по якому протікає струм, в магнітному полі.
2.Момент обертання: Якщо якір може обертатися, сила Лоренца може створювати момент обертання навколо осі.
3.Сили від взаємодії полярних областей: Якщо на якорі є полюси, їхня взаємодія з магнітним полем може викликати сили, які впливають на рух якоря.
4.Внутрішні сили від теплового розширення: При проходженні струму в якорі може виникати нагрівання, що може викликати внутрішні сили через теплове розширення матеріалу.
Зазвичай для конкретних систем використовуються математичні моделі, такі як рівняння Максвелла та рівняння руху тіл в електромагнітних полях, для аналізу сил та моментів. Важливо враховувати всі аспекти геометрії та електричних параметрів системи для точного розгляду взаємодії полів та рухомих елементів.
3. Характеристика витримки часу індукційного реле струму.
Витримка часу індукційного реле струму визначає час, протягом якого реле витримує дію зазначеного значення струму або перевищення цього значення. Ця характеристика є важливою при виборі реле для конкретного застосування та для забезпечення правильного та надійного функціонування системи захисту.
Типова характеристика витримки часу індукційного реле струму може бути представлена графіком, де на вісі Y відображається витримка часу, а на вісі X — значення струму.
Індукційні реле струму зазвичай мають три основні зони витримки часу:
1.Номінальна зона (I<sub>n</sub>): У цій зоні реле повинно витримувати струм протягом тривалого часу без спрацьовування.
2.Зона перенавантаження (1.5I<sub>n</sub>): Якщо струм перевищує номінальне значення, але залишається нижче межі перенавантаження, реле повинно спрацьовувати протягом короткого часу.
3.Зона короткочасного перенавантаження (8I<sub>n</sub>): Якщо струм перевищує межу перенавантаження, реле повинно негайно спрацьовувати.
Важливо враховувати, що характеристика витримки часу може бути регульована або налаштована в межах можливостей конкретного реле відповідно до вимог конкретного застосування.
Зазвичай, графіки характеристики витримки часу наводяться в технічних документах та паспортах на конкретні моделі реле, щоб інженери та користувачі могли зрозуміти, як реле реагує на різні режими струму та тривалість дії.
4. Коли час дії реле РТ-80, що працює в залежній частині характеристики, більший - при включеній чи виведеній відсічці? Дати пояснення.
Час дії реле, такого як РТ-80, що працює в залежній частині характеристики, може бути більшим при виведеній відсічці (розімкненому контакті) порівняно з включеною відсічкою (закритим контактом). Це пов'язано з особливостями роботи реле в різних режимах.
В залежній частині характеристики (іноді називається чутливою частиною), час дії реле зазвичай зменшується зі збільшенням струму. Тобто, чим більший струм проходить через реле, тим швидше воно спрацьовує. Однак важливо враховувати, що це стосується включеної відсічки.
Коли відсічка виведена (розімкнений контакт), реле перебуває в стані очікування і не може виявити струм на вході, оскільки контакт розімкнутий. Тому час дії реле в цьому стані може бути більшим, оскільки воно фактично не реагує на струм, поки відсічка не буде включена знову.
Отже, при виведеній відсічці, час дії реле може бути більшим, оскільки воно не реагує на струм, який може протікати через вимикач чи обладнання, доки відсічка не буде знову включена.
5. Яким чином отримують обмежено - залежну характеристику в реле РТ-80? Як проводиться зміна часу дії реле в незалежній частині характеристики?
Характеристика реле РТ-80 може бути обмежено-залежною в результаті застосування спеціальних обмежуючих елементів. Обмеження може бути досягнуте шляхом включення опору, реактора чи іншого обмежуючого пристрою в серійне чи паралельне з'єднання з обмоткою реле.
Зміна часу дії реле в незалежній частині характеристики може бути виконана за допомогою регулювання параметрів реле або застосування додаткових елементів у конструкції реле. Найчастіше для цього використовують регульовані елементи, такі як резистори, конденсатори чи інші регульовані компоненти.
Процес зміни часу дії може включати в себе налаштування величини опору, зміну параметрів реле, вибір інших елементів в ланцюжку з певними характеристиками, що впливають на час реакції реле. Зазвичай це регулювання проводиться відповідно до вимог конкретного застосування для забезпечення потрібних часових параметрів реле.
6. Як регулюється величина струму спрацювання індукційного елемента реле
РТ-80?
7. Як регулюється величина струму спрацювання відсічки реле РТ-80?
Для реле РТ-80, величину струму спрацювання (номінальний струм) можна регулювати за допомогою налаштувань на самому реле. Основний спосіб регулювання цього параметра - за допомогою перестановки робочого контакту.
На багатьох моделях реле РТ-80 може бути можливість фіксації робочого контакту в певному положенні, що визначає номінальний струм. Таким чином, при необхідності зміни номінального струму, можна переналаштувати положення робочого контакту.
Важливо враховувати, що процедури регулювання можуть відрізнятися в залежності від конкретної моделі реле РТ-80, тому важливо вивчати технічну документацію та інструкції, надані виробником конкретної моделі реле. Також слід дотримуватися вимог і нормативів безпеки при проведенні будьяких робіт із зміною параметрів реле.
8. Використовуючи конструкцію індукційного реле струму, вказати шляхи регулювання коефіцієнта повернення реле?
В реле РТ-80, як правило, струм спрацювання відсічки (тобто ток, при якому відбувається відключення контактів) може регулюватися шляхом встановлення обмежуючих резисторів або інших обмежуючих елементів в ланцюжок відсічки. Ці елементи можуть бути вбудовані в конструкцію реле або бути додатковими компонентами, які можуть бути додані або вилучені для регулювання струму спрацювання.
Основний принцип регулювання полягає в зміні опору відсічки, який впливає на величину струму, необхідного для відкриття контактів. Зазвичай цей опір може бути налаштований або змінюваний, щоб встановити потрібні параметри відсічки реле.
Важливо враховувати, що регулювання параметрів в реле повинно виконуватися відповідно до технічної документації та інструкцій виробника конкретної моделі реле. Неправильне налаштування може призвести до неправильної роботи реле або втрати ефективності його функцій.
9. Чи можна виконати індукційне реле, яке реагує на постійний струм?
Традиційно індукційні реле спеціально розроблені для роботи зі змінним струмом. Однак, для реагування на постійний струм, зазвичай використовуються інші типи реле, такі як тверде реле (solidstate relay) або електромеханічні реле, спеціально призначені для постійного струму.
Тверде реле використовують напівпровідникові компоненти, такі як транзистори, для комутації струму. Ці реле можуть ефективно працювати із змінним і постійним струмом. Вони широко використовуються у високочастотних апаратах, електроніці потужності та інших сучасних системах.
Електромеханічні реле для постійного струму зазвичай мають особливу конструкцію, яка дозволяє надійно комутувати постійний струм і уникати негативних ефектів, таких як знос чи нагрівання контактів. Такі реле можуть бути використані у застосуваннях, де важливо комутувати постійний струм, наприклад, у силових ланцюгах електроніки або автомобільних системах.
Однак, якщо вам потрібно використовувати індукційне реле для постійного струму, рекомендується перевірити технічні характеристики конкретної моделі реле та консультуватися з виробником для визначення сумісності з постійним струмом.
10. Назвіть основні елементи реле РТ-80.
Реле РТ-80 — це типове електромеханічне реле, і його основні елементи включають в себе:
1.Катушка (обмотка): Це важливий елемент, який виробляє магнітне поле, коли через нього протікає струм. Магнітне поле, виникаючи в результаті роботи катушки, впливає на рухомі частини реле.
2.Якір (контактна група): Це рухома частина реле, яка відповідає за встановлення чи розімкнення контактів. Якір зазвичай прив'язаний до пружини, яка визначає напрямок його руху.
3.Контакти (перемикаючі елементи): Контакти це рухомі або нерухомі частини, які можуть бути відкритими або замкнутими в залежності від розташування якоря. Ці контакти служать для з'єднання чи роз'єднання електричних ліній або джерел.
4.Обмежуючі резистори (якщо є): В деяких конструкціях реле РТ-80 можуть включати обмежуючі резистори, які дозволяють регулювати параметри роботи реле, такі як чутливість чи струм спрацювання.
5.Корпус і кріплення: Реле має захисний корпус, який захищає його внутрішні елементи від зовнішніх впливів. Також в реле можуть бути передбачені кріплення для фіксації його на певному обладнанні або платі.
Ці елементи взаємодіють для забезпечення надійного перемикання електричних сигналів у вказаному напрямку в залежності від стану катушки і якоря.
11. Поясніть принцип дії індукційного елемента.
Індукційний елемент у контексті реле РТ-80 зазвичай використовується для створення магнітного поля за допомогою катушки, через яку протікає струм. Принцип дії індукційного елемента можна розглядати наступним чином:
Катушка: У реле РТ-80 є катушка, обмотка, яка намотана на феромагнітному сердечнику. Коли через цю катушку пропускається струм, вона створює магнітне поле навколо себе. Чим більший струм, тим сильніше магнітне поле.
Якір (контактна група): Якір є рухомою частиною реле і має свою власну сталеву серцевину. Магнітне поле, створене катушкою, взаємодіє з цією серцевиною, що викликає рух якоря.
Рух якоря: Під впливом магнітного поля якір рухається у вказаному напрямку. Цей рух може бути вертикальним, горизонтальним чи обертальним в залежності від конструкції реле. Важливо, що рух якоря може впливати на стан контактів реле.
Стан контактів: В реле РТ-80 стан контактів залежить від руху якоря. Коли якір переміщається, він може відкривати або замикати контакти, що впливає на електричне з'єднання в електричному ланцюжку.
Отже, принцип дії полягає в тому, що магнітне поле, створене катушкою, викликає рух якоря, який у свою чергу впливає на стан контактів реле, розмикати чи замикати їх в залежності від стану керуючого струму.
12. Поясніть, як виходить обмежено залежна характеристика реле РТ-80.
Обмежено-залежна характеристика реле РТ-80 отримується шляхом використання додаткових обмежуючих елементів в конструкції реле. Основна мета цих елементів - створити специфічні умови для роботи реле, що обмежують його чутливість чи реакцію на певні зовнішні впливи.
Одним з основних методів створення обмежено-залежної характеристики є введення опору в ланцюг відсічки реле. Цей опір може бути фіксованим чи змінюваним. Він обмежує струм, який протікає через відсічку, і впливає на чутливість реле до змін струму.
Додаткові резистивні або індуктивні елементи можуть бути включені в ланцюг відсічки, а їх характеристики визначаються так, щоб досягти бажаної обмежено-залежної реакції реле. Ці елементи можуть бути вбудовані безпосередньо в конструкцію реле або бути окремими компонентами.
Обмежено-залежна характеристика може бути важливою для уникнення ложних включень або виключень реле при непередбачуваних змінах струму чи інших умовах. Оптимізація цих параметрів дозволяє забезпечити стабільну та надійну роботу реле в різних умовах експлуатації.
13. Поясніть призначення постійного магніту.
У реле РТ-80 та подібних електромеханічних пристроях постійний магніт може використовуватися для створення постійного магнітного поля, яке впливає на рухомі частини реле, такі як якір. Основні призначення постійного магніту у реле включають:
1.Створення постійного магнітного поля: Постійний магніт в реле служить для створення сталого магнітного поля навколо своєї області. Це поле може взаємодіяти з феромагнітною серцевиною якоря або іншими частинами реле.
2.Вплив на рух якоря: Постійний магніт може викликати переміщення якоря або інших рухомих частин під впливом магнітного поля. Це дозволяє керувати роботою реле, відкривати чи розмикати контакти, в залежності від стану керуючого струму та інших факторів.
3.Регулювання параметрів реле: Постійний магніт може бути використаний для регулювання параметрів роботи реле, таких як чутливість чи струм спрацювання.
Залежно від конструкції і розташування постійного магніту можна досягти різних характеристик роботи реле.
4.Стійкість роботи від внутрішніх впливів: Постійний магніт дозволяє стабілізувати роботу реле, забезпечуючи стійкість до зовнішніх впливів і впливаючи на динаміку переміщення якоря.
Таким чином, постійний магніт у реле використовується для створення магнітного поля та впливу на рухомі частини, що узгоджує роботу пристрою відповідно до умов електричного ланцюга.
16. Для захисту, яких споживачів найбільш доцільно застосування струмових захистів з реле типу РТ-80.
Реле типу РТ-80 та подібні струмові реле часто використовуються для захисту електрообладнання та споживачів у різних галузях, де важливо негайно виявляти та відключати електричне обладнання в разі перевищення заданого струму. Найбільш доцільно застосовувати реле РТ-80 для захисту таких споживачів:
1.Електродвигуни: Великі електродвигуни, які використовуються в промисловості, можуть мати великі струми споживання під час запуску або в разі несправності. Реле РТ-80 може застосовуватися для захисту електродвигунів від перевантажень або коротких замикань.
2.Трансформатори: В електроенергетичних системах реле РТ-80 може бути використане для захисту трансформаторів від перевантажень або коротких замикань.
3.Електропостачання промислових установок: В промислових комплексах реле РТ-80 застосовується для захисту електроустаткування, такого як генератори, комутаційні установки, трансформатори та інше обладнання.
4.Електромережі і електрощитове обладнання: Реле РТ-80 може бути використане для захисту електричних мереж та щитового обладнання в житлових будинках, комерційних будівлях і промислових об'єктах.
5.Інші електроприлади: Застосування реле РТ-80 може бути виправданим для захисту будьякого електрообладнання, де необхідно виявляти та відключати перевищення струму.
Ці реле є універсальними та знайомими в електротехніці, і вони можуть бути ефективно використані для захисту різних типів споживачів від перевантажень та коротких замикань.