Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электрические и электронные аппараты. Учебное пособие.pdf
В настоящее время широкое применение получили электронные реле
–
+
KV
KV1
VT
C
KV
KV
R1
R2
времени с использованием полупроводников. Схема простейшего полу-
проводникового реле времени приведена на рис. 1.13.
Рис. 1.13. Схема полупроводникового реле времени
Отсчет времени начинается с того, что замыкаются два замыкающих
контакта KV. Размыкающий контакт KV в правой части схемы открывается. При этом конденсатор С не заряжен, база транзистора присоединена
к положительному полюсу источника питания и транзистор VT заперт.
Далее конденсатор С заряжается через резистор R1 и напряжение между
его обкладками постепенно нарастает. Скорость этого нарастания зависит
от емкости конденсатора С и сопротивления R1. Вместе с напряжением
повышается отрицательный потенциал базы транзистора VT. При некотором его значении транзистор отпирается и реле КV1 включается. При отключении замыкающих контактов КV размыкающий контакт KV закрыва-
ется, мгновенно разряжая конденсатор и соединяя базу транзистора с по-
ложительным полюсом источника питания. Транзистор при этом запира-
ется, реле KV1 отключается, и схема приходит в исходное состояние.
В некоторых электронных реле выдержка времени определяется временем разряда конденсатора. Регулируя величину емкости конденсатора
и сопротивление резистора, включенного в его цепь, можно устанавливать
31
требуемые выдержки времени реле. Выпускаемые электронные реле вре-
НРВ Э.Ц
II≥
Э.Ц
I
мени серии ВЛ обеспечивают выдержку времени от 0,1 до 10 мин.
В схемах управления кроме рассмотренных реле времени применяют
электромеханические и механические реле времени.
Электромеханическое реле времени имеет замедлитель в виде анкер-
ного механизма, управляемого электромагнитом. При подаче напряжения
на катушку электромагнита (начало отсчета времени) его якорь заводит
пружину анкерного механизма аналогично часовому. Последний, начав
работать, перемещает подвижный контакт реле. После заданного времени,
определяемого положением (установкой) неподвижного контакта реле,
происходит замыкание контактной системы, что определяет конец отсчета
времени.
Механическое реле времени управляется не электромагнитом, а подвижной частью контактора или магнитного пускателя. Реле времени пристраивается к подвижной части контактора или магнитного пускателя.
В этом случае запуск в работу анкерного механизма происходит сразу после их включения.
Условные обозначения катушки управления и контактов реле времени показаны на рис. 1.14.
Выбор реле времени осуществляется по роду тока и величине напряжения, необходимому числу контактов и необходимой выдержке времени [1].
Номинальный ток контактов реле времени:
, (1.12)
где
– ток электрической цепи, в которую включены контакты (или
контакт) реле времени.
32
НРВ Н .Э.Ц
UU≥
Н .Э.Ц
U
ср.РВ заданному
TT=
– катушка управления
– контакт с выдержкой времени на замыкание
при подаче напряжения
– контакт с выдержкой времени на размыкание
– контакт с выдержкой времени на замыкание
– контакт с выдержкой времени на размыкание
КТ
КТ
КТ
КТ
КТ
при снятии напряжения
при снятии напряжения
при подаче напряжения
Рис. 1.14. Условные обозначения реле времени катушки управления и контактов
Номинальное напряжение контактов реле времени:
, (1.13)
где
– напряжение электрической цепи, в которую включены кон-
такты (или контакт) реле времени.
Время срабатывания реле времени:
Заданное время (Т
заданное
) – это время необходимой технологической
выдержки.
. (1.14)
33
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1.2
ср тр дв
ttt
= +
тр
t
дв
t
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО РЕЛЕ ВРЕМЕНИ
Цель работы: изучить конструкцию и принцип действия электромагнитного реле времени; освоить способы настройки реле времени на заданную выдержку времени; исследовать влияние напряжения на работу реле
времени.
Основные теоретические сведения
Электромагнитное реле времени обеспечивает выдержку времени
с момента подачи сигнала управления на реле времени до момента замыкания или размыкания его контактов.
Временем срабатывания электромагнитного реле времени называют
время, проходящее с момента замыкания цепи катушки до полного при-
тяжения якоря или, наоборот, с момента отключения катушки от сети до
полного отпадания якоря. В первом случае время срабатывания называют
временем срабатывания на включение, а во втором случае – временем
срабатывания на отключение.
Время срабатывания как при включении, так и при отключении со-
стоит из двух составляющих:
.
Первая составляющая
, называемая временем трогания, определяет
собой: при включении – время, протекающее с момента замыкания цепи
катушки до начала трогания якоря; при отключении – время, протекающее
с момента размыкания цепи катушки до начала отпускания якоря.
его притяжения (при включении) или до полного отпадания (при отклю-
чении).
Вторая составляющая
– есть время движения якоря до полного
34
Замедленное срабатывание электромагнита как при включении, так
тр
t
дв
t
и при отключении от сети может быть осуществлено увеличением
или
. В первом случае замедление достигается с помощью магнитного
демпфирования, во втором – с помощью механического демпфирования.
Для притяжения или отпускания якоря электромагнитного реле необходимо наличие в магнитной системе определенной величины магнитного
потока.
Необходимая величина потока достигается не сразу после включения
или отключения реле от сети, а через определенный промежуток времени.
Замедляя нарастание (при включении) или спад (при отключении) маг-
нитного потока, можно изменять время притяжения или отпускания якоря.
Способы воздействия на скорость изменения магнитного потока в магни-
топроводе при включении или отключении реле и носят название магнитного демпфирования.
Все способы магнитного демпфирования основаны на использовании
магнитных потоков, создаваемых вихревыми токами, которые появляются
в массивных деталях магнитной системы реле при изменении основного
магнитного потока. При включении они будут уменьшать скорость воз-
растания потока в магнитопроводе, а при отключении – скорость спадания
потока.
Очевидно, эффективность этого метода будет тем больше, чем боль-
ше абсолютная величина основного потока. Поэтому метод магнитного
демпфирования дает заметное замедление при отключении электромагнита, когда воздушные зазоры малы и величина основного потока велика.
С целью усиления магнитного демпфирования электромагниты, пред-
назначенные для получения выдержек времени, дополняются специаль-
ными короткозамкнутыми катушками, охватывающими магнитопровод.
Короткозамкнутая катушка, называемая демпфирующей, обычно испол-
няется в виде массивной гильзы (медной или алюминиевой) или отдельных коротких втулок, которые насаживаются на магнитопровод.
35
Применение коротких втулок позволяет получать различные выдерж-
ки времени при включении в зависимости от их месторасположения на
сердечнике. Так, при расположении демпфирующих втулок у торца сер-
дечника (вблизи рабочего воздушного зазора) выдержка времени при
включении будет больше, чем при их расположении у основания сердеч-
ника. Это объясняется тем, что в первом случае в первоначальные моменты времени после включения электромагнита втулки будут охватываться
практически полным магнитным потоком и в них будут наводиться большие вихревые токи. Во втором же случае (расположение втулок у основания сердечника) вначале после включения магнитный поток будет замы-
каться через якорь по воздуху от корпуса к сердечнику, минуя замедляю-
щую втулку, со всеми вытекающими из этого последствиями – малыми
вихревыми токами и, следовательно, малыми выдержками времени. При
отключении электромагнита месторасположение втулок не имеет большого значения, так как и в том и в другом случае втулки охватываются одинаковым магнитным потоком.
Грубое ступенчатое регулирование выдержки времени можно произ-
водить путем изменения толщины немагнитной прокладки, установленной
на торце якоря. Толщина прокладки, не сказываясь практически на величине установившегося магнитного потока при замкнутом якоре, изменяет
индуктивность системы и тем самым влияет на скорость изменения пото-
ка. С увеличением толщины прокладки скорость изменения потока воз-
растает и выдержка времени уменьшается, с уменьшением толщины про-
кладки скорость изменения потока уменьшается, а выдержка времени воз-
растает. Толщина прокладки берется от 0,1 мм и выше.
Плавный способ регулирования выдержки времени заключается в из-
менении натяжения отжимной пружины.
Оба способа позволяют изменять выдержку времени от нескольких
десятых долей секунды до нескольких секунд с относительной погрешно-
стью не более 10 %.
36
План работы
+
_
ВЛ-69
24В
Реле
24В
1. Изучить конструкцию и принцип действия реле времени ВЛ-69.
ВНИМАНИЕ! Необходимо вынуть реле из колодки.
2. Для исследования свойств реле времени ВЛ-69 собрать схему согласно рис. 1.15. Тумблер SA4 служит для одновременного запуска электронного секундомера и самого реле времени.
После включения стенда схема готова к пуску. Произвести включение
схемы тумблером SA4. Секундомер будет производить отсчет времени до
момента срабатывания реле времени. Занести показания секундомера
в табл. 1.5, выключить схему тумблером SA4, обнулить показания секун-
домера и повторить опыт при различных уставках времени (устанавлива-
ется переключателями на лицевой панели реле времени ВЛ-69).
Рис. 1.15. Схема испытания реле времени
37
Результаты опыта
Уставка времени
уст
t
, с
Время срабатывания
тр
t
, с
Погрешность срабатывания t∆, c
Относительная погрешность
tδ
, %
уст ср
tt t∆= −
100 %
ср
уст
t
t.
t
δ=
100 ,
ср
ср
t
δt %
n
=
3. По результатам измерений произвести расчет погрешности сраба-
тывания реле времени по формуле
с.
,
Таблица 1.5
Рассчитать относительную погрешность по формуле
Определить среднюю относительную погрешность по формуле
где n – число измерений.
4. Произвести измерения и расчеты по пп. 2 и 3 при пониженном
напряжении питания катушки реле времени ВЛ. Данные измерений занести в табл. 1.6.
38
Таблица 1.6
Уставка времени t
, с
Время срабатывания tср, с
Погрешность срабатывания t, c
Относительная погрешность t, %
Результаты опыта
уст
Контрольные вопросы
1. Что такое время трогания электромагнита?
2. В чем заключается принцип магнитного демпфирования?
3. С какой целью магнитопровод реле времени изготовлен цельным
из материала с малым удельным сопротивлением и малой коэрцитивной
силой?
4. Каково назначение массивной гильзы?
5. Каким образом можно регулировать выдержку времени срабатыва-
ния реле времени?
39
2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ ЗАЩИТЫ
1,25
н.пл.вст н.дв
II=
5
пуска
t <
+
–
( )
М
QS
FU
КМ а КМ
КМ
FU
FU
QS
М
+
–
б
в
К схеме управления
( )
QS
+
–
ОВМ
2.1. ПРЕДОХРАНИТЕЛИ
Простейшими аппаратами, обеспечивающими защиту электродвига-
теля от больших токов, являются так называемые плавкие предохранители
[1, 6]. Основные элементы предохранителей – это корпус, плавкие вставки
и дугогасительное устройство. Отключение электродвигателя этими
предохранителями осуществляется путем расплавления (или мгновенного
испарения) специально рассчитанной плавкой вставки.
На рис. 2.1 показаны схемы защиты силовых цепей электродвигате-
лей и цепей управления.
Рис. 2.1. Схемы защиты силовых цепей АД (а), ДПТ (б)
и цепей управления (в) предохранителями
Для защиты от сверхтоков двигателей постоянного тока и асинхронных
двигателей с фазным ротором, пускаемых реостатом, плавкую вставку мож-
но выбирать по току чуть больше номинального тока (
).
Для короткозамкнутых асинхронных двигателей выбрать ее таким образом
нельзя, так как она перегорит под действием пускового тока, превышающего
у этих электродвигателей номинальный ток в 5–7 раз. В этом случае при небольшой инерционности разгоняемой кинематической цепи (
с)
плавкую вставку выбирают по силе тока в 2,5 раза меньше пусковой величины. Вследствие кратковременности пускового процесса выбранная таким
40