ЛАБОРАТОРНАРОБОТА№2

ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ РЕЛЕ НАПРУГИ, СТРУМУ,ЧАСУТАПРОМІЖНИХРЕЛЕ

(ЧАСТИНА2-РЕЛЕНАПРУГИРН-53ІРН-54)

Мета роботи.Ознайомитися з принципом дії, конструктивним виконанням іспособами перевірки реле напруги, дослідити основні характеристики і параметрицихреле;набутинавичкивпроведеннівипробуваньреле.

Теоретичнівідомості

Реле напруги використовуються з метою порівняння поточного значеннянапруги з заданим значенням (уставкою, параметром спрацювання). В РЗіА реленапругизастосовуютьсяввимірювальних(реагуючих,пускових)органах.

Мінімальніреле напругипризначені для використання в схемах захисту іавтоматикивролівимірюючогооргану,щореагуєназменшеннянапругивланцюгу змінного струму (наприклад, реле РН-54). Напругою спрацювання цихреленазиваютьнапругу,приякійвідбуваєтьсявідпусканнярелеізамиканнярозмикаючихконтактів,напругоюповернення–напругу,приякійякіррелепритягуєтьсядополюсівелектромагнітуівиникаєзамиканнязамикаючихконтактів.Коефіцієнтповерненнявданомувипадкубільшийодиниці.

Схемувнутрішніхз'єднаньрелеРН-54наведенонарис.2.1.КонструкціярелеаналогічнаконструкціїрелеРТ-40.Аленавідмінувідрелеструмуреленапругинемає механічного гасника вібрації якоря. Це обумовлено тим, що у реле напругитипуРН-50обмоткавиконаназвеликимчисломвитків,томумаєзначнийіндуктивний опір. Вона включається в схему через двопівперіодний випрямнийміст. Випрямлений струм має пульсуючий характер, проте індуктивність обмоткирізко зменшує цю пульсацію. Тим самим згладжується пульсація електромагнітноїсилиівібраціяякоряпрактичновідсутня.

Зметоюзниженняспоживаноїпотужностіівібраціїрухомоїсистемиобмоткареле з двох послідовно з'єднаних котушок підключається до контролюючого колачерезвипрямляючиймістВМідодатковірезисториR1іR2.Ввімкненнярелечерезвипрямлячдаєможливістьбільшевикористовуватизалізоелектромагнітуівстановитибільшсильнупротидіючупружину.

Реле має два діапазони уставок. В діапазоні менших уставок обмотка релепідключається до контролюючого ланцюга через резистор R1, в діапазоні великихуставок– черезпослідовноз'єднанідодаткові резистори.

Коефіцієнтповерненняреленапругивизначаєтьсявідношеннямнапругиповерненнядонапругиспрацюванняk_в=U_П/U_СП.Коефіцієнтповерненнядлярелемінімальної напруги більше одиниці і не повинен перевищувати 1,25 (напругаспрацюваннярелемінімальноїнапругивизначаєтьсяпризниженнінапруги).

Час замикання замикаючого контакту не більше 0,15с при зниженні напругидо0,8Іспінебільше0,1спризниженні напругидо0,5Uсп.

Рис.2.1.Схемавнутрішніхз’єднаньрелеРН-53/200таРН-54/160

При роботі реле на змінному струмі виникає явище вібрації якоря. Короткорозглянемо причини виникнення і способи усунення вібрації. Миттєве значенняелектромагнітногозусилля,щодієнаякір,пропорційнеквадратуструмуреле:

^{Fеtkі2кІ2sin2wtkІ20,5}^1–соs2wt^{kІ2–kІ2соs2wt.}

^р m m m m

Яквидно,Fеtмаєдвіскладові:постійнуізмінну,діючузподвійноючастотоюзмінногоструму.

РезультуючаелектромагнітнасилаFемаєпульсуючийхарактер,двічізмінюючисьвіднулядомаксимальногозначеннянапротязікожногоперіоду(рис.2.2).

Fe>Fп _Fe<Fп

Fe>Fп

Fп

	Ф

t

Рис.2.2.Графікзмінирезультуючоїелектромагнітноїсили

ВтойжечаспротидіючасилапружиниFпмаєнезміннезначення.Врезультаті в період, коли Fп > Fе, якір прагне відпасти, а в періоди Fе>Fп - зновувтягнутись.ПритягнутийякірприцьомубезперервновібруєвнаслідокперіодичноїзмінизнакудіючоїнаньогорезультуючоїсилиFрез=Fеt-Fп.

Вібрація якоря має поганий вплив на роботу реле визиває плавку контактів ідодаткове зношення контактної системи. При більшому моменті інерції якоря вінне встигає дотримуватися швидкої зміни знаку результуючої сили, в таких ви-падкахвібраціянеспостерігається.

Якщожмоментінерціїякорянедостатній,тодляусуненнявібраціївикористовують розщеплення магнітного потоку обмотки на дві складові, зсунутіпофазі.Розщепленнядосягаєтьсяза допомогоюкороткозамкнутоговиткаабошляхом виконання обмотки реле у вигляді двох паралельних секцій з різнимикутовими зсувами, розміщеними на різних магнітопроводах. Розщеплені магнітніпотоки створюють сили Fe1 і Fe2, криві зміни яких також зміщені відносно однаодної як і магнітні потоки. В результаті цього при зменшенні однієї із сил другазбільшується, не дозволяючи результуючій електромагнітній силі знизитися донуля.ДляусуненнявібраціїрезультуючасилаповиннавкоженмоментчасуперевищуватиFn.Найкращі результатиможнаотриматипризсувіфазψ=90⁰.

Таблиця2.2

Технічні характеристики максимальних реле типів РН 53, 153 і мінімальнихрелетипівРН54,154.

Частотазмінногоструму,Hz	50
Кількістьконтактів
-замикальних	1
-розмикальних	1
Виготовленнярелезахарактеромзмінивхідноїактивноївеличини
-РН53,РН153	максимальне
-РН54,РН154	мінімальне
Часзамиканнязамикальногоконтактурелемаксимальноїнапруги,s,небільшніж:уразіспіввідношеннявхідноїнапругидонапругиспрацьовування,рівного,
-1,2	0,1
-2,0(крімрелеРН53/60Д,РН153/60Д)	0,03
-2,0(РН53/60Д,РН153/60Д)	0,05
Часзамиканнярозмикаючогоконтактурелемінімальноїнапруги,s,небільшніж:
у разі співвідношення вхідної напруги до напругиспрацьовування,рівного:

Продовженнятаблиці2.2

-0,5	0,1
-0,6	0,12
-0,8	0,15
Часрозмиканнязамикаючогоконтактурелемінімальноїнапруги у разі зменшення напруги повернення до 0,8 напругиспрацьовування абодо нуля, s,небільшніж:	0,05
Комутаційназдатністьконтактіврелезанапругивід24Vдо250Vабострумунебільшніж2А:
-вколахпостійногострумузпостійноючасоміндуктивногонавантаженнянебільшніж0,005s,W	60
-вколахзмінногострумузкоефіцієнтомпотужностінеменшніж0,5,VA	300
Комутаційназносостійкість,циклиВВ	2500
Споживана потужність за напруги спрацьовування намінімальній втомі,VA,небільш ніж
-РН53/400,РН153/400,РН54/320,РН154/320	0,6
-РН53/60,РН153/60,РН54/48,РН154/48,РН53/200,РН153/200,РН54/160,РН154/160	0,5
Конструктивневиконаннязаспособомприєднаннязовнішніхпровідників:
-РН53,РН54	переднє,заднє(вінтомабошпилькою)
-РН153,РН154	переднє, заднє(гвинтом)
ГабаритнірозміриРН153,РН154,mm,небільше	66х138х181
ГабаритнірозміриРН53,РН54,mm,небільшніж	67х128х158
Масареле,kg,небільшніж:
-РН53,РН54	0,75
-РН153,РН154	0,85

Порядоквиконанняроботи

1. Ознайомитись із конструкцією електромагнітного реле напруги типу РН-53/200. Зафіксувати у попередньому звіті паспортні дані реле та накреслити йоговнутрішню схему. Для визначення спрацьовування реле напруги його контактипідключаютьсядоколауправліннясвітлодіодом.Прицьомувикористовуватинормальнорозімкнутіконтакти.

ПристрійЭУ5001

Рис.2.3-СхемавипробуванняреленапругиРН-53/200

2. ВстановитимінімальнезначенняуставкиU_узашкалоюреле.Ручкурегулювання напруги релеU_рна регулюючому блоці ФР5000 встановити у крайнєпротиходугодинниковоїстрілки.Проводятьповільнезбільшеннянапругидозагоряннясвітлодіоду.НапругаприцьомудорівнюватимеU_сп.

3. Потім,дещозбільшившинапругу,щопідводитьсядореле,плавноїїзнижують,покинезгаснесвітлодіодіякірреленеповернетьсяувихіднеположення.НапругаприцьомуєнапругоюповерненняU_п.Дослідженняповторюєтьсядлявсіхуставокзашкалоюпривключенніодногододатковогорезистора.Результати дослідженьзаносяться втаблицю2.2.

Зарезультатамидослідженьнеобхіднообчислити:

• коефіцієнтповерненняреле:k_в=U_п/U_сп;

• похибкуΔU_сп=(U_сп–U_у)⋅100/U_у.

Зарезультатамидослідженьнеобхіднопобудуватиграфіки:

• залежністьнапругиспрацюваннявідуставкиU_сп=f(U_y);

• залежністьнапругиповерненнявідуставкиU_п=f(U_y);

• залежністькоефіцієнтаповерненнявідуставкиk_в=f(U_y).

Таблиця2.2

Результативипробуваннярелемаксимальноїнапруги(РН-53/200)тамінімальної(РН-54/160)

Типз’єднання

Uу,В

Uсп,В

Uп,В

kп

ΔUсп

Вимірювання

Середнєзначення

Вимірювання

Середнєзначення

1-е

2-е

1-е

2-е

1:1

1:2

4. Провестивимірюванняхарактеристикреле:

   1. ПідготуватиустановкуЭУ5001кдороботи(додаток1).Приданнійперевірці використовуватитількиблокФР5000.

   2. Підключитинавантаженнядозатискачів“U”.Контактирелепід’єднатидозатискачів“ОТКЛs”.

   3. Встановитиперемикачіуположення:

“SA7”-”U”;

“SA6” -”U”;

“SA11”-”О”;

“SA2” -”HL3”;

“SA5” - на вибраний діапазон вимірювання напруги;“SA9”-”115V”;

4. Включити“SA10”,переключититумблер“SA8”уположення“СРАБАТ”.Плавназмінанапругиназатискачахрелездійснюєтьсярегулятором“TV1”,ступінчасто-перемикачем“SA9”.Передперемиканням“SA9”ручку“TV1”повернути проти часової стрілки до упору і “SA8” переключити в положення“ВОЗВРАТ”.

Спрацювання реле контролювати по світодіоду, що розміщений на шкаліприбору(перемикач“SA2”вположенні”HL3”).Передперемиканням“SA9”ручку“TV1”повернутипротичасовоїстрілкидоупоруі“SA8”переключитивположення“ВОЗВРАТ”.

5. Вимірятичасповернення(часрозмиканняконтактів)реленапругиприUр

=1.5UусттаUр=2Uуст.Напругауставкизадаєтьсявикладачем.

1. Встановитирегуляторуставокрелепротизаданогозначення.

2. Керуючись пунктами 4.3 і 4.4, встановити потрібне значення напруги нареле.Переключититумблер“SA8”уположення“ВОЗВРАТ”.

3. Встановитиперемикач“SA2”вположення“Ср”(часспрацюваннярозмикаючогоконтакту).Запуститьелектросекундомірпереводом“SA8”вположення “СРАБАТ” і провести вимірювання. Після зупинки секундоміра “SA8”вположення“ВОЗВРАТ”.

Час спрацьовування визначити як середнє арифметичне двох вимірів. Передперемиканням“SA9”ручку“TV1”повернутипротигодинниковоїстрілкидоупорута“SA8”переключитиуположення“ВОЗВРАТ”.Результатидослідженьзаносятьсявтаблицю2.3.

Таблиця2.3

ЗалежністьчасуспрацьовуваннярелеРН-53/200таРН-54/160відзначеннякратностіструму

Uр,В	Uу,В	k	tсп,с
			Вимірювання
			1-е	2-е	Середнєзначення

6. Ознайомитись із конструкцією електромагнітного реле напруги типу РН-54/160. Зафіксувати у попередньому звіті паспортні дані реле та накреслити йоговнутрішню схему. Для визначення спрацьовування реле напруги його контактипідключаютьсядоколауправліннясвітлодіодом.Прицьомувикористовуватинормальнозамкнутіконтакти.

ПристрійЭУ5001

Рис.2.4-СхемавипробуванняреленапругиРН-54/160

7. ВстановитимінімальнезначенняуставкиU_узашкалоюреле.Ручкурегулювання напруги релеU_рна регулюючому блоці ФР5000 встановити у такеположення, щоб до реле підводилась напруга, рівнаномінальній напрузі реле.Проводятьповільнезниженнянапругидозагоряннясвітлодіоду.НапругаприцьомудорівнюватимеU_сп.

8. Потім,дещозменшившинапругу,щопідводитьсядореле,плавноїїзбільшують,покинезгаснесвітлодіодіякірреленеповернетьсяувихіднеположення(притягнеться).НапругаприцьомуєнапругоюповерненняU_п.Дослідження повторюється для всіх уставок за шкалою при включенні одногододатковогорезистора.Результатидослідженьзаносятьсявтаблицю2.2.

Зарезультатамидослідженьнеобхіднообчислити:

• коефіцієнтповерненняреле:k_в=U_п/U_сп;

• похибкуΔU_сп=(U_сп–U_у)⋅100/U_у.

Зарезультатамидослідженьнеобхіднопобудуватиграфіки:

• залежністьнапругиспрацюваннявідуставкиU_сп=f(U_y);

• залежністьнапругиповерненнявідуставкиU_п=f(U_y);

• залежністькоефіцієнтаповерненнявідуставкиk_в=f(U_y).

9. Провестивимірюванняхарактеристикреле:

   1. ПідготуватиустановкуЭУ5001кдороботи(додаток1).Приданнійперевірці використовуватитількиблокФР5000.

   2. Підключитинавантаженнядозатискачів“U”.Контактирелепід’єднатидозатискачів“ОТКЛs”.

   3. Встановитиперемикачіуположення:

“SA7”-”U”;

“SA6” -”U”;

“SA11”-”О”;

“SA2” -”HL3”;

“SA5” - на вибраний діапазон вимірювання напруги;“SA9”-”115V”;

4. Включити“SA10”,переключититумблер“SA8”уположення“СРАБАТ”.Плавна зміна напруги на затискачах реле здійснюється регулятором регулятором“TV1”,ступінчасто-перемикачем“SA9”.Передперемиканням“SA9”ручку“TV1”повернути проти часової стрілки до упору і “SA8” переключити в положення“ВОЗВРАТ”.

Спрацювання реле контролювати по світодіоду, що розміщений на шкаліприбору(перемикач“SA2”вположенні”HL3”).Передперемиканням“SA9”ручку“TV1”повернутипротичасовоїстрілкидоупоруі“SA8”переключитивположення“ВОЗВРАТ”.

9. Вимірятичасповернення(часрозмиканняконтактів)мінімальногореленапругиприUр=1.2UусттаUр=2Uуст.Напругауставкизадаєтьсявикладачем.

   1. Встановитирегуляторуставокрелепротизаданогозначення.

   2. Керуючись пунктами 4.3 і 4.4, встановити потрібне значення напруги нареле.Переключититумблер“SA8”уположення“ВОЗВРАТ”.

   3. Встановити перемикач “SA2” в положення “Ср” (час спрацюваннярозмикаючогоконтакту).Запуститьелектросекундомірпереводом“SA8”вположення“СРАБАТ”іпровестивимірювання.Післязупинкисекундоміра“SA8”вположення“ВОЗВРАТ”.

Часспрацьовуваннявизначитияксереднєарифметичнедвохвимірів.Перед перемиканням “SA9” ручку“TV1” повернути проти годинникової стрілкидоупорута“SA8”переключитиуположення“ВОЗВРАТ”.Результатидослідженьзаносятьсявтаблицю2.3.

Контрольнізапитання

1. Чим відрізняються мінімальні реле напруги відмаксимальних?

Мінімальніреленапругиімаксимальніреленапругивідрізняютьсязарядомхарактеристиктапараметрів.Осьдеякіосновнівідмінностіміжними:

1. Напруговий діапазон:Мінімальні реле напруги призначені для роботипри низьких напругах, часто від декількох вольт до кількох десятківвольт. Максимальні реле напруги, навпаки, спроектовані для роботи привисокихнапругах,якіможутьсягатикількохсотеньаботисячвольт.

2. Струмова навантаженість:Мінімальні реле напруги зазвичай маютьневеликуструмовунавантаженістьіпризначенідлянизькихпотужностей. Максимальні реле напруги здатні переносити значно більшіструми,щоробитьїхпридатнимидлявисокопотужнихдодатків.

3. Фізичний розмір:Мінімальні реле напруги зазвичай мають компактнірозміри, оскільки їхнє призначення - робота в невеликих просторах.Максимальні реле напруги можуть бути набагато більшого розміру,оскільки їхній великий корпус іноді необхідний для високих напруг таструмів.

4. Застосування:Мінімальні реле напруги часто використовуються велектроніці, вбудованих системах та інших додатках, де необхіднакомутація низьких напруг і струмів. Максимальні реле напругивикористовуютьсяввисоковольтнихдодатках,такихякв

електроенергетиці,великійпромисловості,електростанціяхтощо.

5. Керування:Мінімальні реле напруги часто керуються низькиминапругами, можливо навіть сигнальними рівнями. Максимальні реленапруги можуть вимагати більшого керуючого сигналу або керуватисявищиминапругами,щоможевключативсебедодатковізаходибезпеки.

Це лише загальні відмінності, і конкретні характеристики мінімальних тамаксимальних реле напруги можуть суттєво відрізнятися в залежності відмоделі та виробника. При виборі реле важливо ретельно розглянути технічніхарактеристикитавимогивашогоконкретного застосування.

2. У реле напруги рн-50 дві секції помилково увімкненіпаралельнозрізноюполярністю.Якдіятиме реле?

У випадку, коли дві секції обмотки реле РН-50 помилково увімкненіпаралельнозрізноюполярністю,релеможепрацюватиабонерегулярно,абовзагалі не працювати. Полярність обмоток (напрямок підключення) дужеважлива для правильної роботи реле, і неправильне підключення можепризвестидонебажаних наслідків.

Осьможливіваріанти,якіможутьвідбутисявцьомувипадку:

1. Реленепрацює:Якщополярністьобмотокневідповідаєвимогамрелеабо є неправильною, реле може не включитися взагалі, оскільки струми вобмотках будуть компенсувати один одного і не створять достатньогомагнітногополядлявиконанняфункціїреле.

2. Нестабільна робота:У цьому випадку реле може включатися тавимикатися нерегулярно або неправильно. Полярність в обмотках можеспричинитивзаємодіюмагнітнихполів,якапризводитьдо

непередбачуваногорухуконтактів.

3. Пошкодження реле:Помилкове підключення різних полярностей можепризвести до перегріву або інших пошкоджень внутрішніх компонентівреле,щоможе призвестидовиходуреле зладу.

Для правильної роботи реле дуже важливо дотримуватися правильноїполярності підключення обмоток відповідно до вимог виробника та технічноїдокументації.Увасможевиникнутинеобхідністьперевіритиобмотки,змінитиїхнє підключення та впевнитися, що вони коректно співпрацюють, або,можливо,замінитиреле,якщовонопошкоджене.