Электромагнитные реле и шаговые искатели в промышленной автоматике

Цель работы: Ознакомится с принципом действия, конструкцией, физической картиной процессов, протекающих при работе, и основными техническими характеристиками реле типов МКУ-48, РКН, РП-4 и шагового искателя.

Основные понятия

В системах регулирования для автоматизации различных технологических процессов используют приборы релейного действия, предназначенные производить скачкообразные изменения в цепях служебного характера в зависимости от значения управляющего сигнала. Такие приборы называются реле.

Основными их параметрами являются: напряжение (ток) срабатывания – (), рабочее напряжение (ток) – (), напряжение (ток) отпускания – (). Надежность работы реле характеризуется коэффициентами: коэффициенты запаса при срабатывании по напряжению и току – , , , , коэффициенты возврата по напряжению и току – , , коэффициент управления , равный отношению коммутируемой мощности к мощности срабатывания реле , .

Принцип действия электромагнитного реле заключается в притяжении якоря сердечником катушки питания при подаче на нее напряжения. Якорь замыкает (размыкает) контакты реле. При снятии напряжения с катушки якорь возвращается в исходное положение под действием пружины. В связи с существенной нелинейностью кривой намагничивания сердечника катушки реле имеет гистерезис, т.е. ток срабатывания реле превышает ток его отпускания. Благодаря этому обеспечивается помехозащищенность. Вследствие гальванической развязке цепей управления и коммутации реле обеспечивает достаточно высокие технические характеристики и может использоваться в качестве релейного усилителя. Коммутируемая мощность зависит только от конструкции контактного узла, управляющая – от конструкции электромагнитной системы (катушки и якоря). Напряжения (токи) срабатывания и отпускания можно регулировать натяжением пружины и расстоянием между якорем и сердечником.

Реле МКУ-48 содержит сердечник в форме полосы с расщепленным полюсом, благодаря чему может работать как на постоянном, так и на переменном токе. Реле РКН – нейтральное реле постоянного тока.

Поляризованное реле типа РП-4 содержит намагничивающую (управляющую) катушку, постоянный магнит и П-образный магнитопровод. Магнит создает магнитный поток, проходящий через стальной подвижный якорь и разветвляющийся в сердечнике на два противоположно направленных потока. В исходном состоянии якорь притянут к одному из концов (полюсов) магнитопровода. При прохождении тока через катушку образующийся в магнитопроводе поток складывается с одним из потоков постоянного магнита (совпадающим по направлению), а из другого вычитается. В результате якорь переключается (притягивается) к полюсу с большим суммарным магнитным потоком. Если ток через катушку пропустить в противоположном направлении (обратной полярности), магнитный поток также изменит направление, в результате якорь перейдет в противоположное положение. При отсутствии тока якорь неподвижен. Таким образом, поляризованное реле позволяет управлять нагрузкой в зависимости от полярности тока в управляющей цепи (обмотке).

Шаговый искатель ШИ – устройство, позволяющее осуществлять последовательную цикличную коммутацию электрических цепей или приемников. Шаговый искатель состоит из группы расположенных по окружности неподвижных контактов, перемещающегося по ним подвижного контакта (щетки), механически соединенного с храповым колесом, рычага, жестко связанного с якорем, и электромагнита. При поступлении импульса тока на катушку электромагнита в нем образуется магнитный поток, притягивающий якорь с рычагом. Рычаг зацепляет зуб храпового колеса и поворачивает его на 1 шаг, щетка переходит (замыкает) на следующий контакт. После снятия импульса рычаг с якорем под действием пружины возвращаются в исходное положение, а положение храпового колеса фиксируется стопорной собачкой. На якоре также укреплен контакт, размыкающийся при каждом срабатывании искателя. Включение его последовательно с рабочей обмоткой позволяет осуществить автоматический режим работы.

Установка состоит из источника питания, потенциометра для изменения напряжения в управляющей цепи, блока коммутации, предназначенного для раздельного включения реле в цепь, а также изменения полярности напряжения на обмотке поляризованного реле, двухрелейного генератора, предназначенного для управления шаговым искателем, и блока индикации, состоящего из амперметра, вольтметра и ламп, включенных последовательно с контактами реле и шагового искателя.

После включения установки в сеть поочередно подключают реле, а затем шаговый искатель. Замеряются следующие параметры: напряжения и токи срабатывания (последовательным увеличением напряжения при помощи потенциометра до срабатывания реле (зажигания лампы)), отпускания (уменьшением напряжения до отпускания реле (погасания лампы)) и токи при рабочем напряжении (50 В), а затем вычисляются коэффициенты возврата и запаса. Измерения проводятся по нескольку раз и вычисляются среднеарифметические значения. Для шагового искателя измеряется частота переключения (подсчетом количества циклов за фиксированное время (15 с)) при различных напряжениях (35, 40, 45, 50, 55 и 60 В) и минимальное напряжение устойчивой работы.

Технические характеристики реле

№ пп	Тип реле	Обмотка			Время срабатывания, мс	Время отпускания, мс	Константы		Примечание
		кол-во обмоток	сопротивление, Ом	кол-во витков			ток, А	напряжение, В
1	МКУ-48	1	1900	1000	-	-	5	220	Перем. ток
2	РКН	1...3	400...10000	10000...45000	4...10	7...9	0,2	60	Пост. ток
3	РП-4	1...3	400...8000	1000...30000	2,5...4,5	-	0,2	24	Двухпозиц.

Результаты эксперимента

Реле	№	, В	, А	, В	, А	, В	, А
МКУ-50	1	30	0,150	50	0,250	3	0,012
	2	29	0,145	50	0,247	2	0,010
	3	30	0,147	50	0,243	2	0,010
		29,67	0,1467	50	0,2467	2,33	0,0107
РКН	1	32	0,062	50	0,101	5	0,010
	2	31	0,062	50	0,101	6	0,011
	3	31	0,062	50	0,101	5	0,011
		31,33	0,062	50	0,101	5,33	0,0107
РП-4		, В	, А	, В	, А	, В	, А
	1	1	0,001	50	0,052	5	0,005
	2	1	0,001	50	0,052	6	0,006
	3	1	0,001	50	0,052	6	0,006
		1	0,001	50	0,052	5,67	0,0057

шаговый искатель
, В	число шагов за 15 с	частота переключений, Гц
35	28*4+14=126	8,4
40	28*6+1=169	11,267
45	28*8+2=226	15,067
50	28*9+4=256	17,067
55	28*9+19=271	18,067
60	28*8+13=237	15,8

Вывод: В ходе лабораторной работы мы ознакомились с принципом действия и конструкцией реле разных систем, а также их применением в автоматике, исследовали их технические и эксплуатационные характеристики, на основании этого можно сделать вывод, что цель работы была нами достигнута.

БАЛАКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИКИ, ТЕХНОЛОГИИ И УПРАВЛЕНИЯ

ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА УИТ

Лабораторная работа

Электромагнитные реле и шаговые искатели в промышленной автоматике

Выполнили: ст. гр. УИТ-42

Захаров М.В.

Принял: Токарев А.Н.

2003г.