Лабораторна 2.2 Юхимчук

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 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:

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).

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.

Продовження таблиці 2.2

Порядок виконання роботи

1. Ознайомитись із конструкцією електромагнітного реле напруги типу РН53/200. Зафіксувати у попередньому звіті паспортні дані реле та накреслити його внутрішню схему. Для визначення спрацьовування реле напруги його контакти підключаються до кола управління світлодіодом. При цьому використовувати нормально розімкнуті контакти.

Таблиця 2.2

Результати випробування реле максимальної напруги (РН-53/200) та мінімальної (РН-54/160)

4. Провести вимірювання характеристик реле:

4.1.Підготувати установку ЭУ5001 к до роботи (додаток 1). При данній перевірці використовувати тільки блок ФР5000.

4.2.Підключити навантаження до затискачів “ U”. Контакти реле під’єднати до затискачів “ОТКЛ s”.

4.3.Встановити перемикачі у положення:

“SA7” - ” U”;

“SA6” - ” U”; “SA11” - ”О”; “SA2” - ”HL3”;

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

4.4. Включити “SA10”, переключити тумблер “SA8” у положення “СРАБАТ”. Плавна зміна напруги на затискачах реле здійснюється регулятором “TV1”, ступінчасто - перемикачем “SA9”. Перед перемиканням “SA9” ручку “TV1” повернути проти часової стрілки до упору і “SA8” переключити в положення “ВОЗВРАТ”.

Спрацювання реле контролювати по світодіоду, що розміщений на шкалі прибору (перемикач “SA2” в положенні ”HL3”). Перед перемиканням “SA9” ручку “TV1” повернути проти часової стрілки до упору і “SA8” переключити в положення “ВОЗВРАТ”.

5. Виміряти час повернення (час розмикання контактів) реле напруги при Uр =1.5Uуст та Uр =2Uуст. Напруга уставки задається викладачем.

5.1.Встановити регулятор уставок реле проти заданого значення.

5.2.Керуючись пунктами 4.3 і 4.4, встановити потрібне значення напруги на реле. Переключити тумблер “SA8” у положення “ВОЗВРАТ”.

5.3.Встановити перемикач “SA2” в положення “Ср” (час спрацювання розмикаючого контакту). Запустить електросекундомір переводом “SA8” в положення “СРАБАТ” і провести вимірювання. Після зупинки секундоміра “SA8”

вположення “ВОЗВРАТ”.

7.Встановити мінімальне значення уставки Uу за шкалою реле. Ручку регулювання напруги реле Uр на регулюючому блоці ФР5000 встановити у таке положення, щоб до реле підводилась напруга, рівна номінальній напрузі реле. Проводять повільне зниження напруги до загоряння світлодіоду. Напруга при цьому дорівнюватиме Uсп.

8.Потім, дещо зменшивши напругу, що підводиться до реле, плавно її збільшують, поки не згасне світло діод і якір реле не повернеться у вихідне

положення (притягнеться). Напруга при цьому є напругою повернення Uп. Дослідження повторюється для всіх уставок за шкалою при включенні одного додаткового резистора. Результати досліджень заносяться в таблицю 2.2.

За результатами досліджень необхідно обчислити:

•коефіцієнт повернення реле: kв = Uп / Uсп;

•похибку Uсп = (Uсп –Uу) 100 / Uу.

За результатами досліджень необхідно побудувати графіки:

•залежність напруги спрацювання від уставки Uсп = f(Uy);

•залежність напруги повернення від уставки Uп = f(Uy);

•залежність коефіцієнта повернення від уставки kв = f(Uy).

9. Провести вимірювання характеристик реле:

9.1.Підготувати установку ЭУ5001 к до роботи (додаток 1). При данній перевірці використовувати тільки блок ФР5000.

9.2.Підключити навантаження до затискачів “ U”. Контакти реле під’єднати до затискачів “ОТКЛ s”.

9.3.Встановити перемикачі у положення:

“SA7” - ” U”;

“SA6” - ” U”; “SA11” - ”О ”; “SA2” - ”HL3”;

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

9.4. Включити “SA10”, переключити тумблер “SA8” у положення “СРАБАТ”. Плавна зміна напруги на затискачах реле здійснюється регулятором регулятором “TV1”, ступінчасто - перемикачем “SA9”. Перед перемиканням “SA9” ручку “TV1” повернути проти часової стрілки до упору і “SA8” переключити в положення “ВОЗВРАТ”.

Спрацювання реле контролювати по світодіоду, що розміщений на шкалі прибору (перемикач “SA2” в положенні ”HL3”). Перед перемиканням “SA9” ручку “TV1” повернути проти часової стрілки до упору і “SA8” переключити в положення “ВОЗВРАТ”.

9. Виміряти час повернення (час розмикання контактів) мінімального реле напруги при Uр =1.2Uуст та Uр =2Uуст. Напруга уставки задається викладачем.

9.1.Встановити регулятор уставок реле проти заданого значення.

9.2.Керуючись пунктами 4.3 і 4.4, встановити потрібне значення напруги на реле. Переключити тумблер “SA8” у положення “ВОЗВРАТ”.

9.3. Встановити перемикач “SA2” в положення “Ср” (час спрацювання розмикаючого контакту). Запустить електросекундомір переводом “SA8” в положення “СРАБАТ” і провести вимірювання. Після зупинки секундоміра “SA8”в положення “ВОЗВРАТ”.

Час спрацьовування визначити як середнє арифметичне двох вимірів. Перед перемиканням “SA9” ручку “TV1” повернути проти годинникової стрілки до упору та “SA8” переключити у положення “ВОЗВРАТ”. Результати досліджень заносяться в таблицю 2.3.

Контрольні запитання

1.Чим відрізняються мінімальні реле напруги від максимальних?

Мінімальні реле напруги і максимальні реле напруги відрізняються за рядом характеристик та параметрів. Ось деякі основні відмінності між ними:

1.Напруговий діапазон: Мінімальні реле напруги призначені для роботи при низьких напругах, часто від декількох вольт до кількох десятків вольт. Максимальні реле напруги, навпаки, спроектовані для роботи при високих напругах, які можуть сягати кількох сотень або тисяч вольт.

2.Струмова навантаженість: Мінімальні реле напруги зазвичай мають невелику струмову навантаженість і призначені для низьких потужностей. Максимальні реле напруги здатні переносити значно більші струми, що робить їх придатними для високопотужних додатків.

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

4.Застосування: Мінімальні реле напруги часто використовуються в електроніці, вбудованих системах та інших додатках, де необхідна комутація низьких напруг і струмів. Максимальні реле напруги використовуються в високовольтних додатках, таких як в

електроенергетиці, великій промисловості, електростанціях тощо.

5.Керування: Мінімальні реле напруги часто керуються низькими напругами, можливо навіть сигнальними рівнями. Максимальні реле напруги можуть вимагати більшого керуючого сигналу або керуватися вищими напругами, що може включати в себе додаткові заходи безпеки.

Це лише загальні відмінності, і конкретні характеристики мінімальних та максимальних реле напруги можуть суттєво відрізнятися в залежності від моделі та виробника. При виборі реле важливо ретельно розглянути технічні характеристики та вимоги вашого конкретного застосування.

2. У реле напруги РН-50 дві секції помилково увімкнені паралельно зрізною полярністю. Як діятиме реле?

У випадку, коли дві секції обмотки реле РН-50 помилково увімкнені паралельно з різною полярністю, реле може працювати або нерегулярно, або взагалі не працювати. Полярність обмоток (напрямок підключення) дуже важлива для правильної роботи реле, і неправильне підключення може призвести до небажаних наслідків.

Ось можливі варіанти, які можуть відбутися в цьому випадку:

1.Реле не працює: Якщо полярність обмоток не відповідає вимогам реле або є неправильною, реле може не включитися взагалі, оскільки струми в обмотках будуть компенсувати один одного і не створять достатнього магнітного поля для виконання функції реле.

2.Нестабільна робота: У цьому випадку реле може включатися та вимикатися нерегулярно або неправильно. Полярність в обмотках може

спричинити взаємодію магнітних полів, яка призводить до непередбачуваного руху контактів.

3.Пошкодження реле: Помилкове підключення різних полярностей може призвести до перегріву або інших пошкоджень внутрішніх компонентів реле, що може призвести до виходу реле з ладу.