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 kв = UП / UСП. 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).

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.