ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2 ,1

ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ РЕЛЕ НАПРУГИ, СТРУМУ,

ЧАСУ ТА ПРОМІЖНИХ

(Частина 1 - реле струму РТ-40)

Мета роботи. Дослідження електромеханічних та статичних реле струму та напруги, вивчення принципу їх дії, практичне визначення основних характеристик реле, знайомство з методами налагодження та схемами увімкнення реле, визначення причин переваг статичних реле.

Теоретичні відомості

Реле струму (напруги) використовуються з метою порівняння поточного значення струму (напруги) з заданим значенням (уставкою, параметром спрацювання). В РЗіА реле струму і напруги застосовуються в вимірювальних (реагуючих, пускових) органах.

Основним призначенням реле максимального струму (незалежно від принципу дії) є порівняння величини струму, що протікає через його вхідний ланцюг, із заданою величиною параметра спрацьовування (уставкою) і його спрацювання при перевищенні струмом цієї уставки.

Конструкція електромагнітного реле струму типу РТ-40 наведена на рис.2.1. В реле використовується Пподібна шихтована магнітна система з поперечним рухом якоря. На полюсах магнітопроводу 7 розташовані дві

секції струмової обмотки 9, початки та кінці яких виведені на цоколь реле. Рис.2.1 – Електромагнітне реле

струму типу РТ-40

Секції можна з'єднати між собою послідовно або паралельно. Рухома система реле складається з Г-подібного сталевого якоря 6, рухомого контакту 2 і механічного гасника вібрації 1. Протидіючий момент створює пружина 5, яка одним кінцем зв’язана з віссю рухомої системи, а другим - з покажчиком уставки 4.

Змінний струм i=Im·sin(ωt), що проходить по обмотці реле, створює магнітний потік. Потік проходить крізь якір, завдяки чому виникає електромагнітна сила FЕ , яка прагне притягнути якір до полюсів електромагніта: FE 2 Im2 sin2 t k2 Im2 k2 Im2 cos 2 t . (2.1)

k

Повороту якоря перешкоджає протидіюча сила FП пружини 5. Якщо електромагнітний момент менше моменту протидії МE < МП , то якір реле залишається в вихідному стані. У разі збільшення струму електромагнітний момент МE зростає. Якщо електромагнітний момент МE > МП, то якір повертається, реле спрацьовує. Контакт реле замикається. Шкала, по якій пересувається покажчик уставки 4, проградуйована таким чином, щоб якір починав повертатись при збіжності цифри на шкалі із значенням струму в обмотці реле. Момент протидії МП обумовлений силами пружини FП і тертя

FТ.

Мінімальне значення струму, при якому реле замикає свої контакти (замикаючі), називають струмом спрацьовування реле IСП. При зниженні струму якір та контакти повертаються в початковий стан. При цьому найбільше значення струму, при якому реле розмикає свої контакти (замикаючі) і якір повертається у вихідне положення, називають струмом повернення реле IП.

Відношення струму повернення до струму спрацьовування називають коефіцієнтом повернення реле

kп = IП / IСП.

У реле, що реагують на зростання струму, коефіцієнт повернення менше одиниці. У реле РТ-40 коефіцієнт повинен бути не менше 0,8. Плавне регулювання струму спрацювання здійснюється зміною натягу пружини поворотом покажчика уставки 4. При переміщенні покажчика уставки за шкалою з початкового положення в кінцеве струм спрацьовування

1.Підключити обмотку реле (струмові кола перевіреного захисту) за допомогою кабелю до затискачів поєднання АВ (в першому випадку вибір фаз, що живлять реле проводити перемикачем “SA18”) блоку ФМ 5000.

2.Підключити контакти реле до затискачів “ОТКЛ s” блоку ФР5000.

3.Встановити перемикачі у положення:

“SA7”- «~I»; “SA6”- «~I»;

“SA9”- «115V»; “SA20”- «ПРЯМО»; “SA18”- “АВ”

“SA10”- «0»;

“SA16”,“SA17”,“SA19”- відповідно до необхідного струму; штепсель “SA15”- відповідно до обраного значення струму.

4.Включити “SA10”, переключити тумблер “SA8” в положення «СРАБАТ» в блоці ФР5000. Плавну зміну струму в реле здійснюється регулятором «TV1», ступеневу -перемикачем “SA9”.

5.Перед переключанням “SA9” ручку «TV1» повернути проти годинникової стрілки до упору та “SA8” переключити в положення «ВОЗВРАТ».

6.Після закінчення необхідних регулювань: перевести регулятор «TV1» в початкове; перевести “SA9” в положення «115 V»; вернути “SA9” в положення «ВОЗВРАТ»; відключити “SA10”.

Спрацювання реле за часом здійснюється секундоміром блоку ФР5000, перемикач “SA2” дозволяє перемикати вимірювання часу “С3” контактів або індикацію спрацьовування на лампочку “HL3”.

Порядок виконання роботи

1. Зібрати схему випробування реле максимального струму типу РТ-40 (рис. 2.2). Ручку регулювання струму реле ІР на регулюючому блоці ФР5000 встановити у крайнє положення проти ходу годинникової стрілки.

Рис. 2.2 - Схема випробування реле струму РТ-40.

2.Встановити на шкалі реле мінімальне значення струму уставки Iу.

3.Ввімкнути живлення установки ЭУ 5001. Плавно збільшувати

струм ручкою ІР до загоряння світлодіоду, який підключено до контакту реле. Струм, що протікає при цьому через обмотку реле, є струмом спрацьовування Iсп при даній уставці Iу.

4. Дещо збільшити струм в реле, починають плавно його знижувати до згасання світлодіоду і повернення контактів у вихідний стан. Струм, що протікає при цьому через реле, є струмом повернення Iп. Повторивши дослід двічі, встановити нове значення Iу і продовжити випробування для уставок до кінця шкали. Повторити дослідження для паралельного з’єднання секцій обмотки реле.

Отримані результати записують в таблицю 2.1.

Таблиця 2.1

Результати випробування реле струму

За результатами досліджень необхідно обчислити: • коефіцієнт повернення реле: kп = Iп / Iсп;

• похибку Iсп = (Iсп - Iу) 100% / Iу.

За результатами досліджень необхідно побудувати графіки:

•залежності струму спрацювання від значення уставки Iсп = f (Iу);

•залежність струму повернення від значення уставки Iп = f (Iy); • залежність коефіцієнта повернення від значення уставки kв = f (Iy).

5.Зняття залежності часу спрацювання реле від кратності струму виконують за схемою, показаній на рис.2.2, у якій контакт реле включають для керування секундоміром блоку ФР5000.

За завданням викладача для зняття залежності часу спрацювання реле від кратності струму tсп = f(k) може бути використано електронний секундоміртаймер, або вимірювач часових параметрів реле Ф738.

Часом спрацьовування реле tсп називають проміжок часу з моменту подачі на реле струму, рівного або більшого Iср, до моменту замикання контактів. Час спрацьовування визначається для декількох значень Iу (за завданням викладача) при різних значеннях кратності струму k =Iр/Iсп, які визначаються як відношення струму в реле до струму спрацьовування і рівних 1,1; 1,5; 2. Результати вимірювань заносять в таблицю 2.2.

Таблиця 2.2 Залежність часу спрацьовування реле РТ-40 від значення кратності струму

За результатами досліджень будують залежність tсп =f (k) при Iу =const.

Оформлення звіту

У звіті необхідно представити:

1.Тип і паспортні дані випробовуваного реле.

2.Принципова схема випробувань реле.

3.Таблиці з результатами випробувань.

4.Графічні залежності, що характеризують роботу реле.

5.Висновки за результатами випробувань (дати висновок про придатність реле до експлуатації, порівнявши отримані результати з технічними даними реле, зазначеними в довідковій літературі).

Контрольні питання

1.Поясніть сутність електромагнітного принципу на прикладі магнітної системи реле типу РТ-40.

Електромагнітний принцип дії реле заснований на взаємодії магнітних полів. У реле типу РТ-40 магнітна система складається з двох основних елементів:

П-образного магнітопровода: Він виготовлений з феромагнітного матеріалу і має два полюси.

Якоря: Він виготовлений з електромагнітного матеріалу і має форму прямокутника.

При протіканні струму через обмотку реле, в магнітопроводі створюється магнітне поле. Це поле притягує якорь, який переміщується і замикає або розмикає контакти реле.

Робота реле типу РТ-40:

При нормальному режимі роботи струм через обмотку реле не протікає. У цьому випадку якорь знаходиться в нерухомому положенні, а контакти реле розімкнуті.

При виникненні струму в ланцюзі реле, в обмотці реле створюється магнітне поле. Це поле притягує якорь, який переміщується і замикає контакти реле.

При відключенні струму в ланцюзі реле, магнітне поле в обмотці реле зникає. У цьому випадку якорь під дією пружини повертається в початкове положення, а контакти реле розмикаються.

2. Чому якір електромагнітного реле струму рухається прискорено?

Якір електромагнітного реле струму рухається прискорено, оскільки в процесі його руху відбувається взаємодія двох сил:

Сила притягання магнітного поля: Ця сила залежить від величини струму, що протікає через обмотку реле, і від площі поверхні якоря, яка взаємодіє з магнітним полем.

Сила пружності пружини: Ця сила намагається повернути якір у початкове положення.

3.Що таке струм уставки? Що таке струм спрацьовування (повернення)?

Струм уставки - це значення струму, при якому реле спрацьовує або повертається в початкове положення.

Струм спрацьовування - це значення струму, при якому реле спрацьовує і замикає або розмикає контакти.

4.Що таке коефіцієнт повернення? Чому струм повернення максимальних реле менше струму спрацьовування?

Коефіцієнт повернення - це відношення струму повернення до струму спрацьовування. Він визначається за формулою:

Кв = Iп / Iс

де:

Кв - коефіцієнт повернення;

Iп - струм повернення;

Iс - струм спрацьовування.

5. Чому при втягуванні якоря виникає вібрація рухомої системи?

Вібрація рухомої системи при втягуванні якоря виникає в результаті наступних причин:

Нерівномірність магнітного поля: При протіканні струму через обмотку реле в магнітопроводі створюється магнітне поле. Це поле не є абсолютно рівномірним, а має деякі нерівності. Нерівності магнітного поля викликають нерівномірне притягання якоря, в результаті чого він може починати коливатися.

Нерівномірність ваги якоря: Якір реле не завжди має рівномірну вагу. Нерівномірність ваги якоря також може викликати його коливання.

Нерівномірність опору пружини: Пружина, яка утримує якір в початковому положенні, не завжди має рівномірний опір. Нерівномірність опору пружини також може викликати коливання якоря.

6. Як відрегулювати струм спрацьовування реле?

Струм спрацьовування реле регулюється за допомогою регулювального гвинта, розташованого на корпусі реле. Регулювальний гвинт змінює величину моменту протидіючої пружини, в результаті чого змінюється сила притягання якоря.

Етапи регулювання струму спрацьовування реле:

1.Вимкніть струм в ланцюзі реле.

2.Зніміть кришку реле.

3.Знайдіть регулювальний гвинт струму спрацьовування.

4.Оберіть необхідне значення струму спрацьовування.

5.Закрийте кришку реле.

6.Увімкніть струм в ланцюзі реле.

7. Як змінити струм повернення реле без зміни струму спрацьовування?