Лабораторна робота № 2 .2

ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ РЕЛЕ НАПРУГИ, СТРУМУ,

Часу та проміжних реле (частина 2 - реле напруги рн-53 і рн-54)

Мета роботи. Ознайомитися з принципом дії, конструктивним виконанням і способами перевірки реле напруги, дослідити основні характеристики і параметри цих реле; набути навички в проведенні випробувань реле.

Теоретичні відомості

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

Мінімальні реле напруги призначені для використання в схемах захисту і автоматики в ролі вимірюючого органу, що реагує на зменшення напруги в ланцюгу змінного струму (наприклад, реле РН-54). Напругою спрацювання цих реле називають напругу, при якій відбувається відпускання реле і замикання розмикаючих контактів, напругою повернення – напругу, при якій якір реле притягується до полюсів електромагніту і виникає замикання замикаючих контактів. Коефіцієнт повернення в даному випадку більший одиниці.

Схему внутрішніх з'єднань реле РН-54 наведено на рис. 2.1. Конструкція реле аналогічна конструкції реле РТ-40. Але на відміну від реле струму реле напруги не має механічного гасника вібрації якоря. Це обумовлено тим, що у реле напруги типу РН-50 обмотка виконана з великим числом витків, тому має значний індуктивний опір. Вона включається в схему через двопівперіодний випрямний міст. Випрямлений струм має пульсуючий характер, проте індуктивність обмотки різко зменшує цю пульсацію. Тим самим згладжується пульсація електромагнітної сили і вібрація якоря практично відсутня.

З метою зниження споживаної потужності і вібрації рухомої системи обмотка реле з двох послідовно з'єднаних котушок підключається до контролюючого кола через випрямляючий міст ВМ і додаткові резистори R1 і R2. Ввімкнення реле через випрямляч дає можливість більше використовувати залізо електромагніту і встановити більш сильну протидіючу пружину.

Реле має два діапазони уставок. В діапазоні менших уставок обмотка реле підключається до контролюючого ланцюга через резистор R1, в діапазоні великих уставок – через послідовно з'єднані додаткові резистори.

Коефіцієнт повернення реле напруги визначається відношенням напруги повернення до напруги спрацювання k_в = U_П / U_СП. Коефіцієнт повернення для реле мінімальної напруги більше одиниці і не повинен перевищувати 1,25 (напруга спрацювання реле мінімальної напруги визначається при зниженні напруги).

Час замикання замикаючого контакту не більше 0,15с при зниженні напруги до 0,8 Ісп і не більше 0,1с при зниженні напруги до 0,5 Uсп.

Рис. 2.1. Схема внутрішніх з’єднань реле РН-53/200 та РН-54/160

При роботі реле на змінному струмі виникає явище вібрації якоря. Коротко розглянемо причини виникнення і способи усунення вібрації. Миттєве значення електромагнітного зусилля, що діє на якір, пропорційне квадрату струму реле:

^{2 2 2 2 2}

Fеt  k і _р  к І _m sin wt2  k І _m 0,5 1– соs wt2   k І _m – k І _m соs wt2 .

Як видно, Fеt має дві складові: постійну і змінну, діючу з подвійною частотою змінного струму.

Результуюча електромагнітна сила Fе має пульсуючий характер, двічі змінюючись від нуля до максимального значення на протязі кожного періоду

(рис.2.2).

пF<FeпF >Fe пF >Fe

Рис. 2.2. Графік зміни результуючої електромагнітної сили

В той же час протидіюча сила пружини Fп має незмінне значення. В результаті в період, коли Fп > Fе, якір прагне відпасти, а в періоди Fе>Fп - знову втягнутись. Притягнутий якір при цьому безперервно вібрує внаслідок періодичної зміни знаку діючої на нього результуючої сили Fрез = Fеt - Fп.

Вібрація якоря має поганий вплив на роботу реле визиває плавку контактів і додаткове зношення контактної системи. При більшому моменті інерції якоря він не встигає дотримуватися швидкої зміни знаку результуючої сили, в таких випадках вібрація не спостерігається.

Якщо ж момент інерції якоря недостатній, то для усунення вібрації використовують розщеплення магнітного потоку обмотки на дві складові, зсунуті по фазі. Розщеплення досягається за допомогою короткозамкнутого витка або шляхом виконання обмотки реле у вигляді двох паралельних секцій з різними кутовими зсувами, розміщеними на різних магнітопроводах. Розщеплені магнітні потоки створюють сили Fe1 і Fe2, криві зміни яких також зміщені відносно одна одної як і магнітні потоки. В результаті цього при зменшенні однієї із сил друга збільшується, не дозволяючи результуючій електромагнітній силі знизитися до нуля. Для усунення вібрації результуюча сила повинна в кожен момент часу перевищувати Fn. Найкращі результати можна отримати при зсуві фаз ψ=90⁰.

Таблиця 2.2

Технічні характеристики максимальних реле типів РН 53, 153 і мінімальних реле типів РН 54, 154.

Частота змінного струму, Hz	50
Кількість контактів
- замикальних	1
- розмикальних	1
Виготовлення реле за характером зміни вхідної активної величини
- РН 53, РН 153	максимальне
- РН 54, РН 154	мінімальне
Час замикання замикального контакту реле максимальної напруги, s, не більш ніж: у разі співвідношення вхідної напруги до напруги спрацьовування, рівного,
- 1,2	0,1
- 2,0 (крім реле РН 53/60Д, РН 153/60Д)	0,03
- 2,0 (РН 53/60Д, РН 153/60Д)	0,05
Час замикання розмикаючого контакту реле мінімальної напруги, s, не більш ніж:
у разі співвідношення вхідної напруги до напруги спрацьовування, рівного: