Лабораторная работа № 1

Испытание электромагнитных реле тока и реле напряжения

Цель работы:

1. Изучить конструкции и принцип действия электромагнитного реле тока серии РТ-40 и реле напряжения РН-54.

2. Проверить уставки реле по току и напряжению.

З. Определить величину погрешности срабатывания изучаемых реле.

4. Рассчитать коэффициенты возврата указанных реле.

Основные теоретические положения

Реле — это аппарат, в котором при плавном или скачкообразном изменении входной величины выходная изменяется скачком.

Реле тока применяются для защиты электроустановок от токов короткого замыкания и перегрузок. При увеличении тока сверх допустимого значения (тока уставки) реле замыкает свои замыкающие контакты, подавая сигнал на отключение электроустановки.

Магнитная система реле тока РТ-40 (рис. 1.1) состоит из П-образного сердечника 1, шихтованного из листов электротехнической стали и стального поворотного якоря 2, связанного с осью, на которой помещён подвижный контакт 5, замыкающий одни и размыкающий одновременно другие неподвижные контакты при срабатывании реле.

Якорь реле удерживается в начальном положении пружиной 3, противодействующий момент которой регулируется указателем 6, за счёт чего изменяется уставка тока срабатывания реле. На одной оси с якорем расположен механический демпфер (успокоитель) 7, предотвращающий вибрацию контактов. Он изготовлен в виде полого диска с радиальными перегородками, заполненного кварцевым песком.

Реле имеет две катушки 4, которые могут включаться последовательно или параллельно. При этом пределы уставки тока срабатывания ступенчато изменяются в 2 раза. Плавное регулирование уставки тока срабатывания осуществляется путём натяжения пружины З при перемещении указателя 6. Реле тока включается в защищаемую цепь последовательно. При включёнии реле по его обмотке протекает ток I_р, защищаемой цепи, создавая на якоре электромагнитную силу:

,

где К - коэффициент пропорциональности.

Если ток в цепи возрастёт до такой величины, при которой электромагнитная сила F_эпревысит усилие противодействующей пружиныF_пр, то якорь повернётся и реле сработает.

Рис. 1.1. Электромагнитное реле тока серии РТ-40: l-сердечник 2-якорь; 3-пружина; 4-катушка; 5-контакты; 6-указатель уставки; 7-демпфер

При этом замыкающий контакт замкнётся, а размыкающий - разомк­нётся.

Минимальное значение увеличивающегося тока, при котором проис­ходит поворот якоря, называется током срабатывания реле . А наиболь­шее значение уменьшающегося тока, при котором якорь под действием пружины возвращается в исходное положение, называют током возврата реле.

Точность работы реле характеризуется погрешностью его срабатыва­ния.

Погрешностью срабатывания токового реле (%) считают отношение (выраженное в процентах) разности между измеренной величиной тока срабатывания () и уставкой по шкале () к значению тока уставки ():

Здесь - средняя арифметическая величина нескольких (не менее трёх) измерений тока срабатывания реле при одной и той же уставке по шкале.

Для реле тока важным параметром является коэффициент возврата (), который определяется как отношение тока возврата () к величине то­ка срабатывания реле ():

Для реле максимального тока электромагнитной системы =0,2-0,9.

Токовые реле, как уже отмечалось, включаются в электрическую цепь последовательно и должны иметь малое значение сопротивления. Поэтому катушки реле тока выполняют из провода большого сечения и имеют ма­лое количество витков.

Реле тока серии РТ-40 выпускаются нескольких типоразмеров с пре­делами уставок на ток срабатывания от 0,05 до 200А и применяются в це­пях постоянного и переменного тока.

Реле напряжения РН-53, РН-54

Электромагнитные реле напряжения широко применяются в различ­ных устройствах релейной защиты. Реле, реагирующие на повышение на­пряжения, называют реле максимального напряжения (РН-53), а реагиру­ющие на понижение напряжения – реле минимального напряжения (РН-54).

По способу включения электромагнитные реле напряжения подразде­ляются на первичные, включаемые на полное напряжение защищаемой це­пи, и вторичные, которые подключаются к вторичным цепям измеритель­ных трансформаторов напряжения.

По способу воздействия реле напряжения подразделяются на реле прямого и косвенного действия.

Магнитная система реле напряжения серии РН-54 конструктивно вы­полнена так же, как и у реле тока серии РТ-40 (рис. 1.1), т.е. она состоит из П-образного шихтованного сердечника с поворотным якорем. В реле на­пряжения отсутствует механический демпфер 7.

С целью снижения вибрации подвижной системы и потребляемой мощности обмотка реле из двух последовательно соединённых катушек подключается к контролируемой цепи переменного тока через выпрями­тельный мост (V) и добавочные резисторы R1 и R2 (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Схема соединения электромагнитного реле напряжения серии РН-54

Ступенчатая регулировка напряжения производится за счет подклю­чения резисторов. Плавное регулирование уставок напряжения осуществ­ляется поворотом рычага 6 и закручиванием пружины 3 (рис. 1.1).

Для реле максимального напряжения наименьшее значение увеличи­вающегося напряжения, при котором происходит поворот якоря реле и переключение контактов, называется напряжением срабатывания реле (); а наибольшее значение уменьшающегося напряжения, при котором якорь возвращается в исходное состояние, называется напряжением возврата реле ().

Для реле минимального напряжения (РН-54) напряжение срабатыва­ния и возврата определяется наоборот.

При включении реле по его обмотке протекает ток, величина которого пропорциональна приложенному к ней напряжению, создавая на якоре электромагнитную силу :

где - коэффициент пропорциональности;

- ток, протекающий по обмотке реле.

Точность работы реле характеризуется погрешностью срабатывания.

Погрешностью срабатывания реле напряжения (%) считают отноше­ние (выраженное в процентах) разности между измеренной величиной () и уставкой напряжения по шкале () к напряжению уставки ():

Здесь - средняя арифметическая величина нескольких (не менее трёх) измерений напряжения срабатывания реле при одной и той же уставке по шкале.

Коэффициент возврата реле () определяется как отношение напря­жения возврата () к напряжению срабатывания реле ():

Для реле максимального напряжения это отношение меньше единицы; для реле минимального напряжения больше единицы.

Реле напряжения, как и вольтметры, включаются в контролируемую цепь параллельно и имеют большое значение сопротивления. Поэтому ка­тушки реле напряжения выполнены из провода малого сечения и имеют большое количество витков.

Реле напряжения серии РН-53, РН-54 выпускаются нескольких типо­размеров с пределами уставок на напряжение срабатывания от 15 до 400В и используются в цепях постоянного и переменного тока.

Порядок выполнения работы

1. Изучить схему для испытания реле тока серии РТ-40, приведённую на рис.l.3 и схему для испытания реле напряжения РН-54, приведённую на рис.l.4.

2. Ознакомиться с приборами и аппаратами, необходимыми для вы­полнения работы. Записать основные технические данные испытуемых реле. Снять крышку реле тока РТ-40. Указатель уставки тока реле установить в начальной части шкалы.

рис.l.3. Схема испытания электромагнитного реле тока серии РТ-40: Т - лабораторный автотрансформатор; А - амперметр; КА - испытуе­мое реле тока; НL2 - сигнальная лампа; R - реостат

1. Произвести проверку шкалы уставок реле, которая заключается в измерении тока срабатывания реле () и сопоставлении его с соответст­вующими значениями тока уставок () по шкале. Установить рукоятку переключателя работ на стенде в положение 2, рукоятка ЛАТРа при этом находится в крайнем левом положении. Подать питание на стенд, включив автомат «сеть». Плавно поворачивая рукоятку ЛАТРа (Т),увеличивают напряжение на его выходе, а, следовательно, и ток в замкнутой цепи катушки испытуемого реле, до момента срабатывания (замкнутся контакты), о чём сигнализирует загорание лампы (HL2). В этот момент по амперметру (А) определяется величина тока срабатывания реле. Результат измерения записать в табл. 1.1.

1. 0пределить ток возврата реле (). Ток возврата реле () определяют по тем же приборам. Плавно уменьшают напряжение на выходе ЛАТРа до тех пор, когда реле вернётся в исходное состояние. Момент возврата реле сигнализируется погасанием лампы (НL2). В этот момент по амперметру (А) определяется величина тока возврата реле. Результаты измерения запи­сать в табл. 1.1.

Примечание:Измерения величин по пунктам 3 и 4 выполнить для­ трёх уставок реле (в начале, в середине и в конце шкалы) и в трехкратной повторности.

5. Рассчитать погрешности срабатывания реле по приведённой выше формуле.

6. Рассчитать коэффициент возврата реле.

7. Результаты измерений и расчётов занести в табл. 1.1.

Таблица 1.1.

Измерено				Вычислено
Ток уставки () по шкале, А	Но-мер испы-тания	Ток сраба-тывания реле (), А	Ток возврата реле (), А	Среднее арифмети- ческое значение тока сра-батывания реле, А	Среднее арифмети- ческое значение тока возврата реле, А	Погреш- ность срабаты- вания реле (), %	Коэф- фици-ент воз-врата реле ()
	1 2 3

5. Опыты с реле напряжения РН-54 проводятся аналогично, как и с реле тока РТ-40 для трёх уставок в трехкратной повторности для каждой уставки.

Рис. 1.4. Схема испытания электромагнитного реле напряжения серии РН-54: Т - лабораторный автотрансформатор; V-вольтметр; КV- испытуемое реле напряжения; HLI - сигнальная лампа

Рукоятка переключателя режима работы стенда в этом опыте находится в положении l. Плавно поворачивая рукоятку ЛАТРа (Т), увеличивают на­пряжение на зажимах обмотки реле напряжения до момента срабатывания (замкнутся контакты КV), о чём сигнализирует загорание лампы НLl (рис. 1 .4). В этот момент по вольтметру V определяется величина напряжения срабатывания реле (). Напряжение возврата реле () определяют, плав­но уменьшая ЛАТРом напряжение до тех пор, пока реле не возвратится в исходное положение. Момент возврата реле сигнализирует погасание лам­пы НLI.

5. Рассчитать погрешность срабатывания реле напряжения и коэффи­циент возврата по приведённым ранее формулам. Результаты измерений и вычислений занести в табл. 1.2.

Таблица 1.2.

Измерено				Вычислено
Напря-жение уставки () по шкале, А	Номер испыта-ния	Напря-жение срабаты-вания реле (), В	Напря- жение возврата реле (), А	Среднее арифме-тическое значение напря-жения срабаты-вания реле, В	Среднее арифмети ческое значение напря жения возврата реле, А	Погреш- ность срабаты- вания реле (), %	Коэфф-ициент возврата реле ()
	1 2 3

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Назначение реле тока и реле напряжения.

2. Из каких основных частей состоят электромагнитные реле тока РТ-40 и реле напряжения серии РН-50?

   3. Сформулируйте принцип действия указанных реле.

   4. Методы предотвращения вибрации контактов реле.

   5. Дайте краткую техническую характеристику изучаемых реле.

   6. Каким образом определяется ток и напряжение срабатывания реле?

   7. Как определяется ток и напряжение возврата реле?

   8. Как определить погрешность срабатывания реле?

   9. Как определить коэффициент возврата реле?

Лабораторная работа №2