пару вопросов про электромагнитные реле
Заглянувший 
Группа: Пользователи
Сообщений: 17
Регистрация: 13.11.2008
Пользователь №: 12561
Здравствуйте, я готовлюсь к защите лабораторной по релейной защите ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ РЕЛЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ
ответила на 15 из 20 вопросов, а на 5 вопросов нигде не могу найти ответы. Может кто-то может подсказать мне.
1. При переключении секций обмоток реле типа РТ-40 надо соблюдать определенную полярность включения обмоток. Будет ли работать при токе, равном току срабатывания, указанному на шкале, если секции соединены встреч но — последовательно?
2. Объясните, почему у реле типа РТ-40 электромагнит набран шихтованным железом с изоляцией пакетов относительно друг друга.
3. Объясните, почему с увеличением кратности тока в обмотке реле по отношению к току уставки у максимальных реле уменьшается время срабатывания?
4. Когда время срабатывания реле больше- при работе реле на размыкание или при работе на замыкание? Объясните причину.
5. Для регулирования напряжения срабатывания реле РН-50 используется включение добавочного резистора; каким образом можно ещё изменить напряжение срабатывания этого реле?
=VIP=
Группа: Модераторы
Сообщений: 1502
Регистрация: 7.2.2008
Из: ДНР, Донецк
Пользователь №: 10408
Источник
Что такое реле. Часть 2. Параметры
Приветствую, друзья!
В первой части статьи мы рассматривали, как устроено электромагнитное реле.
И видели, что оно содержит в себе обмотку с металлическим сердечником, подвижный якорь и контакты.
Мы поняли, зачем оно нужно.
Теперь мы познакомимся с реле ближе и посмотрим на
Параметры реле
Из множества параметров реле мы рассмотрим лишь некоторые, необходимые в практической деятельности. Будем использовать даташит на реле серии 833, чтобы теория была максимально приближена к практике.
Обычно в даташитах параметры реле собраны по группам. Как правило, есть параметры обмотки (Coil Data) и параметры контактов (Сontaсt Data).
Рассмотрим сначала некоторые
Параметры обмотки
Номинальное рабочее напряжение
Каждая модификация отличается количеством витков.
В нашем примере эти напряжения лежат в ряду 3, 4, 5, 6, 9, 12, 24, 36 и 48 Вольт.
Это означает, что один и тот же тип реле можно использовать в широком диапазоне рабочих напряжений.
Соответственно, обмотки, рассчитанные на разные напряжения, имеют разное сопротивление (Coil Resistance), и для их управления требуется различный ток.
Из даташита видим, что, чем больше рабочее напряжение обмотки, тем больше ее сопротивление, и тем меньший ток нужен для переключения контактов.
Интересно отметить, что при разном рабочем напряжении обмотка может потреблять одинаковую мощность.
Так, в нашем случае различные модификации обмоток потребляют мощность около 0,36 Вт при работе с напряжениями 5 – 36 В и около 0,45 Вт при работе с напряжением 48 В.
Напряжение срабатывания
Следует отметить, что реле начинает срабатывать при напряжении меньше номинального.
Напряжение, при котором реле срабатывает, называется напряжением срабатывания (Pick Up Voltage). При этом напряжении якорь притягивается к сердечнику таким образом, что переключает контакты.
При внимательно рассмотрении можно увидеть: если на обмотку подать напряжение меньше напряжения срабатывания, якорь приходит в движение, но не настолько, чтобы переключить контакты.
Часто напряжение срабатывания указывают в процентах от номинального напряжения. Так, в нашем примере напряжение срабатывания составляет величину 75% от номинального рабочего напряжения.
Максимальное рабочее напряжение обмотки
Реле будет устойчиво работать и при напряжении обмотки несколько больше номинального. При этом возникают некоторый допустимый перегрев обмотки. Максимальное рабочее напряжение (Maximum Continuous Voltage) также указывается в даташите.
Оно также может указываться в процентах он номинального рабочего напряжения. В нашем примере оно составляет величину 150% от номинального рабочего напряжения.
Иными словами, реле может работать в некотором диапазоне напряжений обмотки. В нашем случае реле, например, с обмоткой 5 В может работать в диапазоне от 3,75 до 7,5 В, а реле с обмоткой 12В — в диапазоне от 9 до 18 В.
Напряжение отпускания
Напряжение отпускания (Drop Out Voltage) — это напряжение обмотки, при котором якорь, будучи ранее притянутым, отпускает.
Напряжение отпускания также может указываться в процентах от номинального рабочего напряжения.
В нашем случае оно составляет величину 10% от номинального.
Т.е. если, например, обмотка рассчитана на номинальное напряжение 5 В, то якорь отпустит при снижении напряжения на обмотке до 0,5 В и менее.
Иногда в справочных данных вместо напряжений срабатывания и отпускания указывают токи срабатывания и отпускания.
Обратите внимание: напряжение срабатывания и напряжение отпускания сильно отличаются!
Иными словами, для удержания реле во включенном состоянии требуется существенно меньше энергии, чем для перевода реле из выключенного состояния во включенное.
Для уменьшения потребляемой от источника питания энергии можно после срабатывания реле уменьшить напряжения на его обмотке до величины, большей напряжения отпускания.
Параметры контактов
Сопротивление контактов
Переходное сопротивление замкнутого контакта (Contact Resistance) обычно не превышает 100 мОм (миллиом).
Помните, мы рассматривали полевой транзистор как аналог реле?
Так вот, сопротивление канала мощного полевого транзистора может быть на порядки меньше — сотые и тысячные доли Ома.
Чем меньше сопротивление, тем меньше греется контакт (или канал полевого транзистора).
Напомним, что контакты реле покрывают специальными сплавами. В нашем случае это сплав серебра и оксида олова (AgSnO), обладающий высокой температурой плавления и устойчивостью к сварке и электрической эрозии при коммутации сильноточных и индуктивных нагрузок.
Следует отметить, что коммутация индуктивных нагрузок (что и происходит в ИБП) – это самый тяжелый режим для контактов реле. При этом между ними может возникнуть электрическая дуга, что сильно сокращает срок их службы.
В даташите обязательно оговаривается величина коммутируемого контактами максимального тока (Contact Rating).
Время срабатывания
Время срабатывания (Operate Time) — это время, за которое реле переходит из состояния «выключено» в состояние «включено». Для разных типов реле этот параметр лежит в пределах примерно от 1 до 200 миллисекунд.
Время срабатывания определяется конструкцией механической части реле — массой якоря и упругостью его пружины.
В нашем случае время срабатывания не превышает 10 мс.
Время отпускания
Время отпускания реле (Release Time) – это время, за которое оно переходит из состояния «включено» в состояние «выключено».
Обратите внимание: как правило, время отпускания (кроме специальных случаев) меньше времени срабатывания.
В нашем случае оно составляет величину не более 5 мс.
Если внимательно рассмотреть графики, приведенные в даташите, то можно увидеть, что временем срабатывания можно в некоторой степени управлять, меняя напряжение на обмотке.
Так, для напряжения 75% от номинального, время срабатывания будет иметь величину примерно 10 мс, при номинальном напряжении – около 5,5 мс, а при максимальном рабочем напряжении – около 3,5 мс.
Интересно отметить, что при этом напряжение отпускания почти не изменяется.
Ресурс контактов
В завершение упомянем о ресурсе контактов реле (Life Expectancy).
В справочных данных могут приводиться отдельные значения для количества срабатываний контактов как механической системы (Life Expectancy Mechanical) и как электрической системы (Life Expectancy Electrical).
В нашем случае это, соответственно, 10 000 000 и 100 000.
В общем случае, ресурс реле определяется, естественно, меньшей цифрой.
Но следует отметить, что цифра 100 000 «электрических» срабатываний приведена для максимальных токов.
Если посмотреть на график, то можно убедиться, что при коммутации малых токов эта цифра будет существенно больше.
А если превысить коммутируемые токи, то цифра будет существенно меньше :))
Реле — в целом штука весьма надежная, но нужно использовать его разумно.
Источник
пару вопросов про электромагнитные реле
Заглянувший
Группа: Пользователи
Сообщений: 17
Регистрация: 13.11.2008
Пользователь №: 12561
Здравствуйте, я готовлюсь к защите лабораторной по релейной защите ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ РЕЛЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ
ответила на 15 из 20 вопросов, а на 5 вопросов нигде не могу найти ответы. Может кто-то может подсказать мне.
1. При переключении секций обмоток реле типа РТ-40 надо соблюдать определенную полярность включения обмоток. Будет ли работать при токе, равном току срабатывания, указанному на шкале, если секции соединены встреч но — последовательно?
2. Объясните, почему у реле типа РТ-40 электромагнит набран шихтованным железом с изоляцией пакетов относительно друг друга.
3. Объясните, почему с увеличением кратности тока в обмотке реле по отношению к току уставки у максимальных реле уменьшается время срабатывания?
4. Когда время срабатывания реле больше- при работе реле на размыкание или при работе на замыкание? Объясните причину.
5. Для регулирования напряжения срабатывания реле РН-50 используется включение добавочного резистора; каким образом можно ещё изменить напряжение срабатывания этого реле?
=VIP=
Группа: Модераторы
Сообщений: 1502
Регистрация: 7.2.2008
Из: ДНР, Донецк
Пользователь №: 10408
Источник
Реле тока — это специальные устройства, которые устанавливаются на электрических трансформаторах, электрических двигателях, устройствах для нужд промышленности и пр. Их главное предназначение — защита цепи от перегрузок и короткого замыкания.
Реле тока — это специальные устройства, которые устанавливаются на электрических трансформаторах, электрических двигателях, устройствах для нужд промышленности и пр. Их главное предназначение — защита цепи от перегрузок и короткого замыкания. Если такое реле отсутствует, то возможны повреждения проводов, нарушение изоляции и другие неисправности, которые в итоге могут привести к аварийной ситуации или приведут к полной или частичной поломке цепи.
Об особенностях функционирования
Реле тока замыкает и размыкает электроцепь при конкретных показателях силы тока. Представляет собой пластиковый корпус с круглым или прямоугольным стержнем, на который намотан медный провод с нанесенным на него диэлектрическим лаковым покрытием, а также дополнительными компонентами, отвечающими за полноценную работу реле.
Применяют в принципиальных схемах электроснабжения и электронике. Изделие есть логическим элементом цепи, который замыкает и размыкает ее при определенных условиях.
Составные компоненты реле и принцип функционирования
Катушка. Работает по законам электромагнитной индукции. При поступлении напряжения, катушка притягивает контакт реле, замыкая цепь. Если значение тока в цепи падает ниже номинального, на который рассчитана катушка, то магнитной силы становится недостаточно для замыкания реле и происходит размыкание контактов, тем самым обесточивается рабочая цепь или переключается поток электроэнергии с одной схемы на другую.
Сердечник. Компонент, становящийся магнитом, в случае прикладывания напряжения, притягивая или отпуская контакты.
Стержень. Продолговатый, прямоугольный или закругленный компонент, на который наматывается катушка, а так же фиксируется сердечник.
Подвижный якорь. Механизмом, который замыкает и размыкает контакты.
Группа контактов. Выполняют роль входа/выхода электроэнергии из сети в цепь реле. Минимальное количество — одна пара. В более сложных конструкциях реле их может быть несколько пар. При размыкании контактов реле на них напряжение пропадает, что и приводит к размыканию всей электрической цепи.
Пружина. Составляющая часть подвижного якоря. Необходима для возврата контакта в исходную позицию при размыкании реле.
Питание катушки. Контакт управление, который питается от вторичной сети, не относящейся к сети потребителя.
Фазное напряжение подается на входящий контакт реле. В нормальном состоянии катушка находится под напряжением и за счет магнитного поля замыкает свой контакт, являющийся частью подвижного якоря. При снижении силы тока магнитное поле катушки ослабевает и контакт якоря за счет пружины возвращается в разомкнутое состояние, тем самым размыкая цепь, проходящую через группу входных и выходных контактов. Схема питания потребителя или ее участок обесточиваются.
Основные виды и технические характеристики
Ввиду того, что реле используются для разных целей, так как схемы управления и питания потребителей также отличаются, магнитные реле подразделяются на несколько категорий.
Общие характеристики для каждого типа реле:
- Чувствительность: сила тока, при которой активируется срабатывание реле, осуществляя размыкание цепи.
- Сопротивление обмотки катушки.
- Ток замыкания: минимальный ток для срабатывания электромагнита, замыкающего реле;
- Ток размыкания: минимальный ток размыкания контактов реле;
- Частота срабатывания при рабочей нагрузке: сколько раз реле может сработать при номинальной нагрузке в единицу времени.
Контактные и бесконтактные реле
По принципу воздействия на сеть реле подразделяют на следующие категории.
Контактные. Размыкание и замыкание реле осуществляется за счет внутренних контактов, установленных на специальный якорь. Применяются такие устройства в основном в схемах щитовых, питающих электроприводы и различные установки.
Бесконтактные. Реле, предназначенное не для обесточивания цепи, а для резкого изменения ее рабочих параметров: снижение или увеличение тока, напряжения или сопротивления. При этом в устройстве бесконтактного реле нет внутренних контактов, а работает оно за счет электронных элементов. Такие реле часто можно встретить в электронных схемах, управляющие ее логической частью.
По мощности управляющего сигнала
Это относится к чувствительности реле. Чем выше мощность срабатывания, тем меньше чувствительность срабатывания реле. Различают:
- Реле высокой мощности: более 10 Ватт.
- Реле средней мощности: от 1 до 9 Ватт.
- Реле малой мощности: до 1 ватта.
По быстродействию
Имеется ввиду скорость срабатывания реле при замыкании и размыкании:
- Безинерционное реле: менее 1 тысячной секунды;
- Быстрого действия: от 1 сотой до 5 сотых секунды;
- Регулируемые: возможность устанавливать самостоятельно быстродействие срабатывания реле.
По типу управляющего напряжения
Как известно, сеть бывает переменного и постоянного напряжения. Соответственно и реле производят для соответствующего типа электрической цепи: есть реле для постоянного и переменного напряжения.
По степени защиты от внешних факторов
Внешними факторами, влияющими на работу реле, могут быть влага, запыленность, температурные значения окружающей среды и возможность физического контакта устройства с внешними различными объектами.
Так, по степени защиты реле делятся на:
- Герметичные. Не пропускают внутрь воздух и влагу. Внутреннее устройство обладает чувствительностью к внешней среде, при контакте с которой может быть потеря эксплуатационных качеств, комплектующих реле.
- Зачехленные. Также защищены от внешних факторов, это может быть пожароопасное помещение или место функционирования опасных для реле устройств.
- Открытые. Используются в безопасной среде, где нет доступа к влаге, а также отсутствует возможность физического контакта с тяжелыми предметами.
Виды контактных групп
По типу контактных групп реле бывают замыкающими и размыкающими цепь. Замыкающее реле обычно используются для размыкания основной цепи. Размыкающиеся в это время контакты активируют второстепенную цепь. Контактные группы различных реле обладают своим сопротивлением в замкнутом состоянии. Это сопротивление называют устойчивым.
В реле может быть одна пара контактов или множество. Однако все они действуют по единому принципу: магнитная индукция притягивает их и происходит замыкание цепи, при потере напряжения — контакты реле размыкаются. Также контакты делятся на нормально разомкнутые, замкнуты и перекидные.
Об электромагнитных реле
Нейтральные реле воспринимают по одинаковому принципу постоянный ток, направляющийся по противоположным сторонам обмотки.
Преимущества:
- низкие цены (намного дешевле, чем полупроводниковые модели);
- не нуждается в охлаждении, поскольку происходит малое выделение теплоты и напряжение на контактах имеет незначительное падение;
- электрическая изоляция высокого качества;
- устойчивы к импульсным нагрузкам и помехам, вызванных, например, ударом молнии, при переключении цепей высоковольтных линий;
- возможность подключить нагрузку до 4 кВт, если объем реле будет ниже 10 см3.
Недостатки:
- неисправности и проблемы в случае подключения индуктивных устройств и нагрузки постоянного тока;
- появление радиопомех в случае работы силовых контактов;
- запас ресурса использования невелик;
- низкоскоростной режим.
О дифференциальных реле
Применяются такие реле при бытовых и производственных нуждах. Их роль — предотвращение утечек тока в проводке и оборудовании. Приборы, требующие защиты — это офисная техника, бойлеры, бытовые приборы, светильники. Данные реле смогут защитить пользователя от удара током при соприкосновении с корпусом самого прибора.
Об интегральных электрореле на микросхемах
Основу таких реле составляют полупроводниковые элементы. Они стабильны в функционировании даже при сильной вибрации, поэтому очень практичны.
Применение
Реле тока с напряжением применяют в ситуациях, когда появляется перегрузка в питающей среде. Как правило, приборы в таких сетях подразделяют на два класса: устройства, имеющие приоритет, и категория неприоритетных аппаратов.
Первый тип включает в себя приборы, которые представляют собой компьютеры, аппаратуру для съёмки или хранения определённых данных. Что касается неприоритетных устройств, то сюда входят дополнительные приборы и бытовые технологические средства. Это обстоятельство является основной причиной установки реле, предотвращает перегрузку сети, а также устраняет последующее её выключение.
Руководство по подключению
Существует множество способов подключения, подходящих для разных устройств. Чтобы провести установку реле для аппаратов модели ЕРР, использующихся в системах РЗА, нужно выполнить следующие действия:
- отключить питание;
- установить реле на шине, находящейся в РЩ;
- присоединить питание, учитывая техническую документацию;
- провести кабель, используя измеряемую линию, через сквозной канал подключения реле;
- к нужным контактам прибора контроля тока присоединить питающий сигнализацию, учитывая определённый порядок;
- установка необходимых параметров на шкале тока устройства.
Схемы
Реле тока, предназначенное для отключения неприоритетной цепи во время превышения допустимой нормы, используют в тех случаях, когда к сети подключено минимум два потребителя, выполняющих работу автономно.
Чтобы подключить реле такого типа, нужно:
- подключить напряжение к нулевому зажиму и фазе;
- подсоединить цепь, имеющую низкий приоритет к определённому зажиму и нулю;
- линию с высоким приоритетом подключить к контакту и нулевому проводку.
Системы, обладающие подобной конструкцией, также имеют реле времени, которые являются дополнительным устройством в таких ситуациях.
Сферы применения
Области применения реле также различны.
Сигнализация. При остановке работающего оборудования, при выключении магнитного пускателя из-за срабатывания теплового реле, его размыкающиеся контакты замыкаются и образуют замкнутую цепь, которая начинает питать катушку контактного реле. Та в свою очередь замыкает свою группу контактов и срабатывает сигнализация, питающаяся из вторичной цепи.
Защита. Частичная потеря напряжения в сети может сказаться на целостности оборудования. Магнитное реле при потере напряжения не может удержать свои контакты в замкнутом состоянии, вследствие чего они размыкаются и обесточивают сеть.
Цепи управления. Часто реле устанавливают группами в цепях управления. Это необходимо, чтобы ступенчато запустить привод, переключаясь с одного участка цепи на другой. Таким образом, они служат логическими элементами в автоматике, когда нужно переходить с одного участка цепи на другой при достижении определенного показателя нагрузки.
«Авиэлси» — компания, профиль которой — профессиональные решения в автоматизации и электротехнике. Мы готовы выполнить любую схему грамотно. По всем вопросам по ремонту и обслуживанию обращайтесь к консультантам нашего сайта. Можно сделать заявку прямо сейчас, используя любую удобную форму обратной связи. Наши специалисты оперативно свяжутся с вами, чтобы уточнить все нюансы.
Электрическое реле устройство, в котором при достижении определенно значения входной величины, выходная величина изменяется скачком — выходные контакты либо замыкаются — в управляемой цепи появляется ток (напряжение), либо размыкаются. Реле применяют в цепях управления с током менее 1 А. Входной величиной реле могут быть механические, тепловые, электрические и другие внешние воздействия.
Широкое распространение получили электрические реле (электромагнитные, магнитоэлектрические, электродинамические, индукционные), которые реагируют на изменения тока (напряжения) в обмотке управления (намагничивающей обмотке).
На рис 2.15, а показано устройство простейшего электромагнитного реле клапанного типа: при определенной МДС в цепи управления возникающая электромагнитная сила F притяжения якоря 3 к ярму 1 превышает силу противодействующей пружины 2. Реле срабатывает, воздушный зазор уменьшается, клапан 4 нажимает на подвижный контакт 5 и прижимает его с силой F, зависящей от значения воздушного зазора в конце хода якоря, к неподвижному контакту 6.
Управляемая цепь (цепь управления) замыкается, исполнительный элемент 7 производит требуемое действие. Контакты реле в исходном положении могут быть как разомкнуты, так и замкнуты, в последнем случае при срабатывании реле они размыкаются — действие какихлибо устройств прекращается. Первоначально открытые (замыкающие) контакты изображают на схемах, как показано на рис. 2.16, а, первоначально закрытые (размыкающие) контакты имеют условное обозначение, показанное на рис. 2.16, б.
Многие электромагнитные реле имеют несколько контактных пар, тогда их используют для управления несколькими электрическими цепями.
Электрические реле выполняют множество функций, связанных с контролем режимов работы важных элементов электрической цепи генераторов, трансформаторов, линий передач, различных приемников.
Интересное видео о работе реле смотрите ниже:
При нарушении нормального режима того или иного элемента соответствующее реле приводит в действие аппаратуру, которая либо восстанавливает нормальный режим работы, либо отключает поврежденный участок. Такие реле — реле защиты — могут «наблюдать» за током в цепи (токовая защита), напряжением на отдельных участках (защита по напряжению), изменениям мощности (реле мощности), изменением частоты тока и т. д.
В зависимости от значения или направления входной величины, приводящей к срабатыванию реле, различают реле: максимальные, минимальные, направленного действия, дифференциальные и др.
В зависимости от времени срабатывания — отрезка времени от момента появления управляющего воздействия до момента замыкания контактов реле — различают реле быстродействующие (tср < 0,05 с), нормальные (tср = 0,05—0,25 с) и с выдержкой времени (реле времени).
Если реле «реагирует» только на значение входной величины (тока) и «не реагирует» на направление этой величины, то его называют нейтральным. Реле, «чувствующие» полярность (направление) входной величины (напряжения, тока), называются поляризованными.
Содержание
- Реле по способу воздействия
- Реле по способу включения воспринимающего элемента
- Реле защиты
- Чувствительность реле
Реле по способу воздействия
По способу воздействия исполнительного элемента реле на управляемую величину различают:
- реле прямого действия, в которых исполнительный элемент (у электромеханических реле исполнительным элементом является подвижная контактная система) непосредственно воздействует на цепь управления,
- реле косвенного действия, в которых исполнительный элемент воздействует на контролируемую цепь через другие аппараты.
Реле по способу включения воспринимающего элемента
По способу включения воспринимающего элемента различают первичные, вторичные и промежуточные реле.
Воспринимающим элементом электромагнитных реле является электромагнит, преобразующий управляющий ток (напряжение) в перемещение якоря относительно ярма.
Воспринимающими элементами других электрических реле могут быть магнитоэлектрический механизм, индукционная система, электродинамический механизм и т. д.
Воспринимающий элемент первичных реле включается непосредственно в контролируемые цепи. У вторичных реле воспринимающий элемент включается в контролируемые цепи через измерительные трансформаторы. Промежуточные реле работают в цепях исполнительных элементов других реле и предназначаются для усиления и преобразования сигналов первичных или вторичных реле.
Реле защиты
Рассмотрим устройство и принцип действия электромагнитных реле токовой защиты — реле максимального тока. Электромагнитные реле, получившие очень широкое распространение, по конструктивному исполнению воспринимающего элемента бывают клапанного типа и с поворотным якорем.
Реле клапанного типа (см. рис. 2.15, б) широко применяют в качестве реле максимального тока. Обозначения на рис. 2.15, б: 1 — катушка возбуждения; 2 — ярмо; 3 — клапан (якорь); 4 — контактная группа.
Катушка возбуждения реле тока РТ включается последовательно в контролируемую цепь (рис. 2.17)
. При токах / в этой цепи, превышающих допустимые значения, сила притяжения якоря к ярму преодолевает сопротивление пружины и приводит к размыканию или замыканию контактов Р~ в цепи управления другого аппарата (рис. 2.17, а, б) — аппарата КМ.
Размыкание контактов РТ в цепи аппарата (реле) КМ (рис. 2.17, а) приводит к размыканию контактов КМ в контролируемой цепи питания приемника, т. е. цепь тока / разрывания (одновременно размыкаются контакты КМЬ шунтировавшие кнопку «Пуск»). Исчезновение тока/в цепи возбуждения реле тока Рт приводит вновь к замыканию его контактов Рт (контакты этого реле при отсутствии тока в его обмотке всегда замкнуты), но теперь цепь возбуждения реле КМ разомкнута, так как кнопка «Пуск» не включена и разомкнуты контакты KMj. Для включения цепи питания приемника следует вновь нажать кнопку «Пуск», реле КМ сработает и замкнет свои контакты КМ}.
Кнопку «Пуск» после этого можно отпустить, так как цепь возбуждения реле КМ продолжает быть замкнутой через шунтирующие кнопку «Пуск» контакты КМР. Срабатывание реле Рт на схеме рис. 2.17, 6 приводит к замыканию первоначально разомкнутых контактов Рт в цепи реле КМ.
Реле КМ срабатывает и размыкает свои первоначально замкнутые контакты КМ, шунтировавшие резистор R в цепи питания приемника.
При этом последовательно с приемником включается резистор с сопротивлением R и тем самым значение тока в цепи ограничивается. Когда ток снизится до нормального значения, реле РТ «отпустит» свои контакты Рт, реле КМ отключится и резистор R будет вновь зашунтирован контактами КМ.
В качестве токовых реле применяют также реле с поворотным якорем (рис. 2.18), где между полюсами электромагнита / помещен якорь 3 из магнитомягкого материала. В отсутствие тока в обмотке возбуждения 2 пружина 4 удерживает якорь в таком положении, что контакты 5 и 6 разомкнуты, т. е. цепь управления разомкнута. Когда ток в обмотке возбуждения электромагнита достигнет значения, при котором сила, стремящаяся повернуть якорь к ярму, превысит силу противодействия пружины, якорь повернется, контакты 5 и 6 замкнутся, в управляемой цепи произойдет желаемое изменение режима.
Ещё одно видео о работе электромагнитного реле:
Вращение поводка, связанного с пружиной, вызывает изменение силы противодействия пружины 4 и, следовательно, настройку реле на требуемый ток срабатывания.
Значения токов срабатывания указывают на шкале. Это же реле может быть использовано для контроля значения напряжения на какомлибо элементе. В этом случае его обмотка возбуждения, очевидно, должна иметь значительно большее количество витков из провода меньшего диаметра по сравнению с обмоткой тока.
Защиту приемника от недопустимого снижения напряжения на нем можно осуществить с помощью реле минимального напряжения, включенного по схеме рис. 2.19.
Если напряжение источника соответствует требуемому напряжению, то реле Рн срабатывает и его первоначально разомкнутые контакты Рн замыкаются (позиции 5 и 6 на рис. 2.18). Нажав кнопку «Пуск», замыкают цепь возбуждения реле К и посредством его контактов К приемник подключается к источнику.
Если напряжение источника уменьшается ниже допустимого предела (что определяется настройкой реле Рн), то сила противодействия пружины 4 (см. рис. 2.18) преодолевает силу притяжения якоря 3 к ярму 1 и контакты 5, 6 размыкаются. Цепь тока возбуждения реле К (рис. 2.19) размыкается, и приемник отключается от источника.
Для защиты электротехнических устройств от токов перегрузки, когда длительная эксплуатация устройства в таком режиме может вызвать выход его из строя за счет недопустимого перегрева, применяют тепловые реле.
Тепловое реле (рис. 2.20, а) состоит из биметаллической пластины 2, которая находится в тепловом поле нагревателя 7, включенного последовательно с контролируемым объектом (приемником), и контактов 4. Если контролируемый ток/больше допустимого, то через некоторое время биметаллическая пластина 2 под действием избыточной теплоты нагревателя 1 изогнется, так как ее нижний слой расширяется (удлиняется) больше, чем верхний. Пластина 2 освобождает защелку 3, которая под действием пружины поворачивается, и контакты 4размыкаются. Схема включения теплового реле представлена, например, на рис. 2.20, 6, где видно, что при срабатывании теплового реле его контакты разрывают цепь питания реле К и отключают приемник от источника. После охлаждения биметаллической пластины, реле механическим путем возвращается в исходное положение.
Реле управления и автоматики (указательные и сигнальные реле). Электромеханические реле управления представляют собой слаботочные аппараты, предназначенные для выполнения логических и измерительных функций в системах управления. Для характеристики работы реле вводят ряд коэффициентов. Если рассматривать реле в качестве нелинейного элемента, связь входной /вх и выходной /вых величин которых изображена на рис. 2.21, то можно ввести коэффициент возврата Кв как отношение входной величины /п, при которой реле срабатывает, к значению этой же величины /отп, при которой реле отпускает.
Этот коэффициент зависит от соотношения тяговой характеристики Fx (/в) реле (рис. 2.22) и характеристики Fnp(lB) противодействующей пружины.
В начале процесса срабатывания реле при Iвх = Iп зазор максимален (l в нач) и сила притяжения F1 якоря к ярму чуть больше силы сжатия Fnp противодействующей пружины. В конце процесса срабатывания реле зазор минимален (/в кон) и сила Fx притяжения якоря к ярму при том же токе /п уже больше силы F , что необходимо для надежного замыкания контактов реле. Отключение реле произойдет при токе /вх, равном току /отп , т. е. когда сила F= F2 станет меньше силы Fnp. Чем меньше величина ДР= Fl — F2 (рис. 2.22), тем, очевидно, выше коэффициент возврата, меньше разница в значениях тока срабатывания /п и тока отпускания /отп. Обеспечить высокий коэффициент возврата можно только у реле с малым ходом якоря, при уменьшении трения в механизме, использования ферромагнитных материалов с узкой петлей гистерезиса. Для повышения надежности срабатывания реле нужно обеспечить выполнение условия /вх > /п. Необходимое превышение тока /вх над значением 1п называют коэффициентом запаса.
Чувствительность реле
Важным параметром реле является чувствительность, т. е. мощность Ру в цепи управления, при которой срабатывает реле.
У высокочувствительных реле Ру < 10 мВт, реле нормальной чувствительности срабатывают при Ру = 1—5 Вт, реле низкой чувствительности при Ру = 10—20 Вт.
Мощность в цепи, которую коммутируют контакты реле Рк, значительно превышает мощность цепи управления. Отношение этих мощностей называют коэффициентом усиления (управления) реле:
Значение Ку у высокочувствительных реле достигает нескольких тысяч.
По значению мощности Рк реле подразделяют на сильноточные (Рк > 500 Вт), нормальной мощности или промежуточные (Рк < 150 Вт в цепях постоянного тока и Рк < 500 ВА в цепях переменного тока) и слаботочные реле систем автоматики, управления, связи (Рк < 50 Вт в цепях постоянного тока и Рк< 120 ВА в цепи переменного тока).
Конструкции промежуточных реле довольно многообразны. Применяются реле клапанного типа (рис. 2.23), предназначенные для работы в цепях постоянного и переменного токов. На рис. 2.23 видна контактная система 7, содержащая несколько пар контактов, коммутирующих цепи ab, cd, ef. Магнитная цепь реле имеет центральный сердечник (ярмо) 4, обмотку возбуждения 5, включаемую в цепь управляющего сигнала /у, и якорь J, который при своем движении к ярму 4 посредством траверсы 2 замыкает контактные группы ab, cd9 ef. Если это реле предназначено для работы в цепях переменного тока, то магнитопровод выполняют шихтованным.
В конструкции слаботочных реле стремятся уменьшить габаритные размеры, но одновременно повысить разрываемую мощность (Рк) и быстродействие.
Современные слаботочные реле способны производить 200—300 млн срабатываний за срок службы. Одна из конструкций слаботочных реле показана на рис. 2.24.
Все рассмотренные реле относятся к типу нейтральных, т. е. не реагирующих на полярность электрического сигнала в цепи управления они срабатывают при любом направлении тока в обмотке возбуждения. В случаях, когда требуется, чтобы реле срабатывало при определенном направлении тока, применяют поляризованные реле.
В поляризованном реле в магнитную цепь включается постоянный магнит 2 (рис. 2.25). Этот магнит создает основной магнитный поток Ф0, и если якорь J реле занимает среднее положение в зазоре магнитной системы, то на него действуют две равные по значению и противоположные по направлению силы притяжения к полюсам постоянного магнита. Положение якоря неустойчиво, и для удержания его в среднем положении якорь укрепляют на плоской пружине, упругость которой создает устойчивость. Если в катушке электромагнита 1 появляется ток /у, то возбуждается дополнительный магнитный поток Фу того или иного направления в зависимости от направления магнитодвижущей силы.
Таким образом, изменяются результирующие магнитные потоки в зазорах между якорем и полюсами N—S постоянного магнита (рис. 2.25): в одном из этих зазоров магнитный поток увеличивается, в другом — уменьшается. Сила притяжения якоря пропорциональна квадрату магнитного потока, и, следовательно, якорь, преодолевая сопротивление пружины, притягивается к тому или другому полюсу постоянного магнита — реле срабатывает — контакты 4 замыкают одну либо другую цепь в зависимости от направления тока управления.
Поляризованные реле являются достаточно быстродействующими (время срабатывания достигает тысячных долей секунды), чувствительными (Ру = 0,01—5 мВт), позволяют коммутировать токи 0,21 А при напряжении до 24 В. Высокое быстродействие дает возможность использовать их для коммутации с частотой включений 100-200 Гц.
Тенденция к уменьшению габаритных размеров электромагнитных устройств обусловила появление миниатюрных герметических электромагнитных реле, соизмеримых по размерам с полупроводниковыми элементами. Широкое распространение получают герконовые реле, обладающие высоким быстродействием, надежностью и очень большим сроком службы.
Особый класс аппаратов с герконами составляют реле с электромагнитной памятью (рис. 2.26). Геркон / помещен в магнитное поле магнитотвердого феррита 4 с наконечниками 2. Импульс тока в катушке 3 приводит к срабатыванию реле контакты 5 замыкаются, оставаясь замкнутыми и после окончания импульса тока управления за счет намагничивания ферритового сердечника. Для отпускания реле необходимо подать импульс тока обратного направления.
Значение этого обратного тока должно быть таким, чтобы ферритовый сердечник размагнитился, но не перемагнитился, иначе контакты снова замкнутся.
Цель работы: ознакомление с устройством электромагнитных реле переменного тока типа РТ-40 способами регулирования параметров срабатывания; определение основных технических характеристик реле — коэффициента возврата, погрешности тока срабатывания.
Общие сведения
Максимальное реле тока РТ-40 применяется в устройствах релейной защиты и автоматики в качестве органа, реагирующего на увеличение тока в контролируемой цепи.
Конструкция реле поясняется рис. 1,а. Магнитная система реле состоит из П-образного шихтованного сердечника 1 и Г-образного якоря 3. На сердечнике расположены две катушки 2, концы которых выведены на зажимы цоколя реле. При прохождении тока по обмотке реле магнитный поток, создаваемый этим током, намагничивает подвижный якорь. Возникающая при этом электромагнитная сила, действующая на якорь, будет обусловливать вращающий момент, поворачивающий подвижную систему и связанный с осью контактный мостик 5. Замыкание цепи произойдет при соприкосновении подвижных контактов с неподвижными, приваренными к плоским бронзовым пружинам. На рис. 1,б пояснено выполнение крепления контактных пружин 8 и 9 к неподвижному держателю 10. Перемещению подвижной системы препятствует спиральная пружина 4, создающая противодействующий момент. Для надежного срабатывания реле необходимо, чтобы вращающий момент превосходил противодействующий момент пружины, а также моменты трения и инерции подвижной системы. Равенство моментов определяет граничное условие, т. е. условие срабатывания реле. Отсюда следует, что для реле подобного типа наиболее простым способом изменения тока срабатывания является изменение натяжения пружины. Если ослабить пружину, т. е. сдвинуть указатель 6 влево по шкале, то ток срабатывания реле уменьшится. У реле типа РТ-40 при перемещении указателя от крайнего левого в крайнее правое положение ток срабатывания увеличивается в 2 раза. Ток срабатывания реле можно также изменить переключением катушек с последовательного соединения на параллельное; в последнем случае ток, проходящий по каждой катушке, уменьшается в 2 раза и, следовательно, для получения той же намагничивающей силы, что и в первом случае (при последовательном соединении), потребуется в 2 раза больший ток в цепи реле. Таким образом, ток срабатывания реле можно изменить в 4 раза относительно минимальной уставки.
Схема внутренних соединений реле представлена на рис. 1,в. Цифрами обозначена принятая маркировка зажимов. Для согласованного включения катушек реле должно быть включено в цепь крайними зажимами — 6 и 12. При последовательном соединении обмоток накладкой соединяются средние зажимы 8 и 10; при параллельном соединении используются две накладки — между зажимами 6—8 и 10—12. Цифра под дробью в марке реле, указанной на его щитке, обозначает максимальный ток срабатывания реле. Так, например, для реле РТ-40/10 диапазон уставок токов срабатывания будет 2,5—5 А при последовательном соединении обмоток и 5—10А при параллельном соединении. Учитывая, что шкала реле градуируется при последовательном соединении обмоток, во втором случае цифры уставок следует увеличивать в 2 раза.
Рис. 1. Электромагнитное реле тока типа РТ-40:
а – конструкция реле; б – крепление неподвижных контактов;
в – схема внутренних соединений
При прохождении по обмотке реле переменного тока
ip=Ip max sin ωt (1)
якорь реле притягивается с усилием
2 2
p max
sin2 ωt , (2)
где k – коэффициент пропорциональности; ω – угловая частота переменного тока.
Так как
то следовательно,
sin2 ωt = 0,5 (1 – cos 2ωt) , (3)
F = k2 [(Ip max / √2)2 (1 – cos 2ωt)]; (4)
F = k2 I2
– k2 I2
cos 2ωt. (5)
Из этого выражения видно, что притяжение якоря обусловлено постоянным усилием
F= = k2 I2
, (6)
и знакопеременным усилием
F≈ = k2 I2
cos 2ωt. (7)
Знакопеременное усилие с частотой, удвоенной по сравнению с частотой сети, вызывает вибрацию якоря и, следовательно, вибрацию связанной с ним контактной системы.
Для уменьшения вибрации контактов в конструкции реле РТ-40 предусмотрен совместный ход подвижного и неподвижного контактов и специальное устройство — гаситель вибрации 7 (рис. 1, а), представляющий собой барабанчик, заполненный хорошо просушенным кварцевым песком. При любом ускорении подвижной системы песчинки приходят в движение и часть сообщенной якорю энергии тратится на преодоление сил трения между песчинками.
Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с устройством и электрической схемой испытуемого реле; указать его тип.
2. Составить эскиз реле и начертить схему внутренних соединений с указанием маркировки выводов.
3. В соответствии со схемой испытаний (рис. 2) и параметрами реле подобрать аппаратуру — измерительные приборы и регулирующие устройства; собрать схему, соединив обмотки реле последовательно.
QF
Т1
Т2
А K-505 А В В
С С
0 0
A W V HL
KA1
6 12
KA1.1
5 7
Рис. 2. Схема испытания реле тока
4. Для каждого оцифрованного деления шкалы путем плавного увеличения тока зафиксировать минимальное его значение, при котором контакты реле надежно замыкаются, т.е. ток срабатывания реле Iс.р.; уменьшая ток, зафиксировать максимальное его значение, при котором контакты надежно размыкаются, т. е. ток возврата реле Iв.р.
Надежность работы контактов контролируется неоновой лампой HL. Результаты испытаний занести в табл. 1.
5. Проделать то же самое при параллельном соединении обмоток реле.
Таблица 1
|
Iуст, А |
Iс.р., А |
Iв.р., А |
kв |
Соединение обмоток |
6. По данным опытов определить значение коэффициента возврата реле по выражению: kв = Iв.р. / Iс.р.
Значение коэффициента возврата реле должно быть не ниже 0,85 на первой уставке и не ниже 0,8 на остальных.
7. Для одной рабочей уставки (указанной преподавателем) путем пятикратного измерения определить значение погрешности (отклонения) тока срабатывания реле относительно заданной уставки по выражению:
ϒс.р.% = 100 (Iс.р. ср. – Iуст )/ Iуст.
Результаты измерений занести в табл. 2.
Таблица 2
|
Iуст, А |
Iс.р.1, А |
Iс.р.2, А |
Iс.р.3, А |
Iс.р.4, А |
Iс.р.5, А |
Iс.р. ср. , А |
ϒс.р.% |
Допустимое значение максимального отклонения для реле тока не должно превышать ±5% .
8. Дать заключение о пригодности реле к эксплуатации, сравнив полученные результаты с техническими данными реле (коэффициент возврата, погрешность тока срабатывания). Учесть, что допустимое отклонение коэффициента возврата не должно превосходить значения ±0,03.
Контрольные вопросы
40?
1. Какими способами регулируется ток срабатывания у реле типа РТ2.Допустимо ли обмотки реле тока РТ-40 включать между собой
встречно-последовательно?
3.Каковы причины появления вибрации контактов электромагнитных реле переменного тока? Какие меры применены для уменьшения вибрации контактов у реле типа РТ-40?
4.Можно ли применять реле типа РТ-40 для контроля цепей постоянного тока? Сохраняется ли при этом уставка реле, отрегулированная для цепи переменного тока?
|
5.Поясните, |
почему |
у |
реле типа |
РТ-40 электромагнит |
набран |
|
шихтованным |
железом |
с |
изоляцией |
пакетов относительно |
друг |
|
друга. |
6.Почему для максимальных реле тока коэффициент возврата меньше единицы, а для минимальных реле — больше единицы?
7.Почему с увеличением кратности тока в обмотке реле по отношению к току уставки у максимальных реле уменьшается время срабатывания?
8.Когда время срабатывания реле больше — при работе реле на размыкание или на замыкание? Объясните причину.
Список литературы
1. Плащанский Л.А. Основы электроснабжения. Раздел «Релейная защита электроустановок» – М.: Изд-во Московского гос. горного ун-та,
2003. – С. 13-20.
2. Беркович М.А. и др. Основы техники релейной защиты. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – С. 51-63.
3. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. – М.: Высшая школа, 1991. – С. 64-76.
4. Реле защиты. – М.: Энергия, 1976. – С. 97-104.
5. Камнев В.Н. Практические работы по релейной защите и автоматике.
– М.: Высшая школа, 1982. – С. 31-34.
6. Барзам А.Б., Пояркова Т.М. Лабораторные работы по релейной защите и автоматике. – М.: Энергия, 1984. – С. 42-58.
Шестаков Дмитрий Николаевич
ИСПЫТАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ РЕЛЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ТИПА РТ-40
Методические указания
к выполнению лабораторной работы №2
по курсу «Релейная защита систем электроснабжения»
для студентов специальности 140211
Редактор Н. Л. Попова
|
Подписано к печати |
Формат 60х84 1/16 |
Бумага тип. № 1 |
|
Печать трафаретная |
Усл.печ.л. 0,75 |
Уч.-изд. л. 0,75 |
Заказ Тираж 100 Цена свободная
Редакционно-издательский центр КГУ.
640669, г. Курган, ул. Гоголя, 25.
Курганский государственный университет.
Материал взят из книги Релейная защита систем электроснабжения (Д.Н. Шестакова)
3.Составить схему и произвести проверку «полярности» (выводов) обмоток трансформатора тока И-54М.
4.Составитьсхемудляпроверкикоэффициентатрансформации кTA трансформатора тока И-54(М) и УТТ-5. Собрать схему
ипроизвести проверку кTA для I1ном =5 и 10 А (для И-54М) и I1ном =15 А (для УТТ-5). Составить и собрать схему для оценки класса точности трансформатора тока И-54(М) при кTA =1.
5.Составить схему для снятия вольтамперной характеристики трансформаторов тока И-54(М). Собрать схему и снять вольтамперную характеристику сначала для одного, затем для другого трансформатора тока И-54(М) при кTA =1.
6.Составить и собрать следующие схемы включения вторичных обмоток трансформаторов тока и нагрузки в трехфазных сетях:
6.1.Схему полной звезды;
6.2.Схему неполной звезды;
6.3.Схему включения нагрузки на разность токов двух фаз;
6.4.Схему включения нагрузки на сумму токов трех фаз(фильтртоканулевойпоследовательности–ФТНП);
6.5.Схему треугольника.
Для всех вышеупомянутых схем использовать блок из трех однофазных трансформаторов, блоки амперметров и трансформаторы тока И-54(М). При этом амперметры, включенные во вторичные обмотки трансформаторов тока, выступают в качестве нагрузки.
Пример схемы включения трансформаторов тока и нагрузки в полную звезду приведен на рис. 1.
Для каждой из вышеприведенных схем, имитируя различные виды к.з.: трехфазное, двухфазное, однофазное – произвести запись показаний амперметров. Показания приборов записывать в таблицы, в которых указываются значения первичных токов фаз, вторичные токи трансформаторов тока и токи, протекающие по нагрузке и нулевому проводу. В таблице привести также значения коэффициента схемы ксх при различных видах к.з.
11
Рис. 1.
Пример такой таблицы для схемы полной звезды приведен в табл. 1.
При этом, если для какой-то схемы и вида к.з. ток равен нулю, но в принципе в этой цепи он может быть (например, ток в нулевом проводе при трехфазном к.з. для схемы полной звезды равен 0), то следует в графе таблицы писать 0. Если же вторичного тока нет из-за отсутствия в этой фазе трансформатора тока (например, в схеме неполной звезды в одной из фаз
– обычно это фаза В – нет трансформатора тока), то для соответствующих токов этой фазы следует ставить прочерк.
Таблица 1
|
Вид к.з. |
IA IB IC I0 Iа Iв Iс Iна Iнв Iнс Iн0 ксх |
|
Трехфазное |
Двухфазное (без земли)
Двухфазное (с землей)
Однофазное
12
Для схемы полной звезды (для трехфазного к.з.) и схемы включения двух трансформаторов тока на разность токов двух фаз (для двухфазного к.з. фаз А и С) дополнительно произвести измерения при перепутанной полярности вторичной обмотки одного из трансформаторов тока (для экспериментальной проверки пунктов 11 и 12 вопросов для самоподготовки к выполнению лабораторной работы).
Отчет по работе
Отчет должен содержать:
1.Результаты измерения изоляции трансформатора тока, схему и проверку полярности выводов обмоток трансформатора тока (пункт 2, 3).
2.Схему и результаты проверки коэффициента трансфор-
мации kTA трансформатора тока И-54(М) и УТТ-5 (пункт 4). Схему и результаты проверки класса точности трансформатора тока И-54(М) (пункт 4). Дать выводы по результатам испытаний.
3.Схему, результаты испытаний и сравнение вольтамперных характеристик двух трансформаторов тока И-54(М) (пункт 5). Дать выводы по результатам испытаний.
4.Схемы включения трансформаторов тока и нагрузки, векторные диаграммы и таблицы с результатами измерений (пункт 6). Дать выводы по каждой схеме включения трансформаторов тока и нагрузки и результатам испытаний. Привести результаты дополнительных испытаний для схем полной звезды и включения двух трансформаторов тока на разность токов двух фаз при перепутанной полярности вторичных выводов одного из трансформатора тока.
Вопросы для самоподготовки
1.Как измеряется и каково значение сопротивления изоляции вторичной обмотки трансформатора тока?
2.Как обозначаются выводы трансформатора тока? Как изображаются вектора первичного и вторичного тока транс-
13
форматора тока? Как производится проверка «полярности» (выводов) трансформатора тока?
3.Какимсоотношениемопределяетсякоэффициенттрансформации трансформатора тока?
4.Первичный номинальный ток трансформатора тока равен 200 А. Амперметр во вторичной обмотке трансформатора тока показывает ток 3 А.
Какой ток при этом протекает в первичной цепи?
5.Почему недопустим разрыв вторичной цепи трансформатора тока?
6.Как и с какой целью снимается вольтамперная характеристика трансформатора тока?
7.Какими погрешностями обладает трансформатор тока?
8.Что такое класс точности трансформатора тока?
9.Какие требования предъявляются к трансформаторам тока в устройствах релейной защиты?
10.Какие схемы включения трансформаторов тока и нагрузки используются в трехфазных цепях?
11.Что такое ксх ? Какие числовые значения может прини-
мать ксх ?
12.Пояснитеназначениеразличныхсхемвключениятрансформаторов тока и нагрузки для релейной защиты?
13.Поясните с помощью векторных диаграмм значение тока
внулевом проводе в схеме полной звезды при трехфазном к.з. при правильно собранной схеме и при перепутанной полярности вторичной обмотки одного из трансформаторов тока?
14.Поясните с помощью векторных диаграмм значение тока в нагрузке в схеме включения двух трансформаторов тока на разность токов двух фаз при двухфазном к.з. фаз А и С при правильно собранной схеме и при перепутанной полярности вторичной обмотки одного из трансформаторов тока?
15.Что такое фильтры симметричных составляющих? Почему схема включения трех трансформаторов тока на сумму токов трех фаз представляет собой фильтр тока нулевой последовательности (ФТНП)?
16.Как работает и для чего используется кабельный трансформатор тока нулевой последовательности (ТТНП)?
14
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЛЕЙНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Цель работы – изучение и проверка основных параметров релейных элементов.
3.1. Исследование электромагнитного токового реле типа РТ-40 (140)
Основные этапы выполнения работы
1.По литературе [1, с. 76-87; 2, с. 217-218; 3, с. 317-318; 4, с. 4251; 5; 6] рассмотреть принцип действия, конструкцию, схему внутренних соединений и основные параметры электромагнитного токового реле типа РТ-40 (140).
2.Составить схему для испытания токового реле РТ-40 с помощью устройста Нептун.
3.Определить коэффициент возврата на минимальной (начальной) уставке шкалы и другой (любой) уставке при последовательном и параллельном соединении секций обмоток
реле. Сравнить полученные значения кв с нормированными (заводом-изготовителем) – т.е. не менее 0,85 на минимальной уставке шкалы и 0,8 – на остальных уставках шкалы.
Для этих же уставок определить время срабатывания (замыкания) контактов реле при значениях тока, равном 1,2 Iуст
и3 Iуст . Время срабатывания (замыкания) контактов должно
быть не более 0,1 с при токе, равном 1,2 Iуст и не более 0,03 с при токе, равном 3 Iуст .
Длякаждогоиспытанияпровестипотриизмеренияиопределить среднее значение.
Отчет по работе
Отчет должен содержать:
1. Схему внутренних соединений реле РТ-40 (140) и основные технические данные реле (пункт 1).
15
2.Схему для испытания токового реле с помощью устройства Нептун (пункт 2).
3.Значения коэффициента возврата на минимальной (начальной) уставке шкалы и другой (любой) уставке при последовательном и параллельном соединении секций обмо-
ток реле. Сравнить полученные значения кв с нормируемыми (пункт 3).
4.Время срабатывания (замыкания) контактов реле при
значениях тока, равном 1, 2 Iуст и 3 Iуст . Сравнить полученные значения tср с нормируемыми (пункт 3).
Вопросы для самоподготовки
1.Что называется релейным элементом? Каков вид релейной характеристики?
2.Что такое коэффициент возврата? Почему для максимального реле кв <1, а для минимального кв >1?
3.В электромагнитном токовом реле на якорь воздействует электромагнитная сила притяжения. Какая сила в этом реле является опорной (противодействующей)? Как графически изобразить эти две силы?
4.Какова схема внутренних соединений реле РТ-40 и каковы его основные параметры?
5.Каковдиапазонизменениятоковсрабатываниярелетипа РТ-40 (140)?
6.Что показывает дробь в обозначении реле типа РТ-40 (140)?
7.Может ли работать электромагнитное токовое реле РТ-40
(140)на постоянном токе?
8.Каковы причины появления вибрации контактов электромагнитных реле и способы уменьшения?
9.Чем обусловлена зависимость времени срабатывания электромагнитных реле от кратности тока в обмотке по отношению к току срабатывания?
10.Следует ли соблюдать полярность секций при их последовательном и параллельном соединении?
11.Почему у реле РТ-40 (140) при параллельном соединении секций ток срабатывания увеличивается в 2 раза?
16
12.Вкакихпределахможноизменитьтоксрабатыванияреле РТ-40, изменяя натяжение противодействующей пружины?
12.Как можно подрегулировать значение кв ?
13.Почему у реле РТ-40 (140) электромагнит набран шихтованным железом с изоляцией пластин друг от друга?
3.2. Электромагнитное реле напряжения типа РН-53
Основные этапы выполнения работы
1.По литературе [1, с. 87-89; 2, с. 218-219; 3, с. 318-319; 4, с. 5258; 5; 6] рассмотреть принцип действия, конструкцию, схему внутренних соединений и основные параметры электромагнитного реле напряжения типа РН-53.
2.Составить схему для испытания реле напряжения с помощью устройства Нептун.
3.Определить коэффициент возврата на одной из уставок шкалы для первого и второго диапазонов уставок напряже-
ний срабатывания. Сравнить полученные значения кв с нормированным – т.е. кв должен быть не менее 0,8.
Для этих же уставок определить время срабатывания (замыкания)контактов релепризначенияхнапряжения,равном
1,2 Uуст и 2 Uуст . Время срабатывания (замыкания) контактов должно быть не более 0,1с при напряжении, равном 1,2 Uуст и не более 0,03с при напряжении, равном 2 Uуст .
Длякаждогоиспытанияпровестипотриизмеренияиопределить среднее значение.
Отчет по работе
Отчет должен содержать:
1.Схему внутренних соединений реле РН-53 и основные технические данные реле (пункт 1).
2.Схему для испытания реле напряжения с помощью устройства Нептун (пункт 2).
3.Значения коэффициента возврата на одной из уставок шкалы для первого и второго диапазонов уставок напряжений
17
срабатывания. Сравнить полученные значения кв с нормируемым (пункт 3).
4. Время срабатывания (замыкания) контактов реле при значениях напряжения, равном 1,2 Uуст и 2 Uуст . Сравнить полученные значения tср с нормируемыми.
Вопросы для самоподготовки
1. Какова схема внутренних соединений реле РН-53 и каковы его основные параметры?
2.Каким способом регулируется напряжение срабатывания реле напряжения типа РН-53?
3.Каким образом уменьшается вибрация контактов реле напряжения РН-53?
4.Можно ли применять реле напряжения РН-53 в цепях постоянного тока?
5.Когда время срабатывания реле больше – при работе реле на замыкание или размыкание контактов?
3.3.Исследование электромагнитного реле времени
Основные этапы выполнения работы
1.По литературе [1, с. 91-93; 2, с. 219; 3, с. 323; 4, с. 58-62; 5; 6]
рассмотреть принцип действия, конструкцию, схему внутренних соединений и основные параметры электромагнитного реле времени типа РВ-100.
2.Составить схему для испытания реле времени с помощью устройства Нептун.
3.Определить напряжение срабатывания реле времени, т.е. минимальное напряжение, при котором якорь реле сразу втягивается до упора.
При этом напряжение срабатывания определяется при подаче на обмотку реле напряжения толчком. Плавно уменьшая напряжение, определить значение напряжения возврата реле.
Полученные значения четкого срабатывания не должно превышать 0,7 Uном . Напряжение возврата должно быть не ме-
нее 0,05 Uном .
18
4. Проверить время срабатывания реле на наименьшей, наибольшей и произвольной уставке по шкале при номинальном напряжениинаобмоткереле.Накаждойуставкеследуетпроизвести по 3-5 измерений и определить разброс времени срабатывания и среднее значение времени срабатывания. Определить такжевремясрабатываниямгновенногоконтактарелевремени
при U=Uном . Это время должно быть не более 0,08 с. Сравнить полученные абсолютные значения разброса вре-
мени срабатывания с нормируемым заводом-изготовителем разбросом:
• для реле с пределом уставок от 0,1 до 1,3 с – 0,06 с;
• для реле с пределом уставок от 0,25 до 3,5 с – 0,12 с;
• для реле с пределом уставок от 0,5 до 9 с – 0,34 с;
Отчет по работе
Отчет должен содержать:
1.Схему внутренних соединений реле времени и основные технические данные реле (пункт 1).
2.Схему для испытания реле времени с помощью устройства Нептун (пункт 2).
3.Значения напряжений срабатывания и возврата реле и сравнение их с нормируемыми значениями (пункт 3).
4.Времена срабатывания реле времени на наименьшей, наибольшейипроизвольнойуставкепошкалеприноминальномнапряжении на обмотке реле, а также разброс времени срабатывания и сравнение разброса с нормируемым значением (пункт 4).
Вопросы для самоподготовки
1.Каковасхемавнутреннихсоединенийрелевременисерии ЭВ-100 и каковы его основные параметры? Каким механизмом создается выдержка времени реле времени серии ЭВ-100?
2.Каким способом производится регулирование выдержки времени у реле времени серии ЭВ-100?
3.Каково назначение резистора и мгновенного контакта в реле времени серии ЭВ-100?
4.Что такое разброс времени срабатывания? Каково нормируемое значение разброса времени срабатывания реле вре-
мени серии ЭВ-100?
19
3.4. Исследование индукционного токового реле
Основные этапы выполнения работы
1.По литературе [1, с. 94-100; 2, с. 221-224; 3, с. 325-328; 4,
с.71-77; 5; 6] рассмотреть принцип действия, конструкцию, схему внутренних соединений и основные параметры индукционного токового реле типа РТ-80 (90).
2.Составить схему для испытания индукционного токового реле с помощью устройства Нептун.
3.Для минимального значения тока срабатывания индук-
ционного органа Iср.ио (по шкале токов) определить значение тока, при котором диск начинает вращаться (этот ток не должен превышать 30 % тока срабатывания индукционного органа Iср.ио), ток срабатывания индукционного органа Iср.ио
иток возврата Iв.ио. Отсечка при этом должна быть выведена (регулировочный винт вывернут вверх до отказа), а уставку по шкале времени принять наибольшей. Коэффициент возврата должен быть не менее 0,8.
4.Установить на реле задаваемые преподавателем уставки
тока срабатывания индукционного органа Iср.ио , выдержку времени и кратность тока отсечки котс (т.е. отношение тока отсечки к току срабатывания индукционного органа).
5.Изменяя ток в реле Iр от Iср.ио до 1,5 Iср.то снять показания tср для построения времятоковой характеристики tср = f(Iр).
Отчет по работе
Отчет должен содержать:
1.Схему внутренних соединений реле и основные технические данные индукционного токового реле (пункт 1).
2.Схему для испытания индукционного токового реле с помощью устройства Нептун (пункт 2).
3.Значения тока срабатывания и возврата индукционного
элемента реле и коэффициента возврата кв при минимальном значении тока срабатывания индукционного органа. Сравнить полученное значение кв с нормируемым (пункт 3).
4.Значения выставленных на реле Iср.ио , кратность тока отсечки котс и выдержку времени реле (пункт 4).
20
Электромагнитное реле
Устройство, обозначение и параметры реле
Для управления различными исполнительными устройствами, коммутации цепей, управления приборами в электронике активно применяется электромагнитное реле.
Устройство реле достаточно просто. Его основой является катушка, состоящая из большого количества витков изолированного провода.
Внутрь катушки устанавливается стержень из мягкого железа. В результате получается электромагнит. Также в конструкции реле присутствует якорь.Он закреплён на пружинящем контакте. Сам же пружинящий контакт закреплён на ярме. Вместе со стержнем и якорем ярмо образует магнитопровод.
Если катушку подключить к источнику тока, то образовавшееся магнитное поле намагничивает сердечник. Он в свою очередь притягивает якорь. Якорь укреплён на пружинящем контакте. Далее пружинящий контакт замыкается с другим неподвижным контактом. В зависимости от конструкции реле, якорь может по-разному механически управлять контактами.
Устройство реле.
В большинстве случаев реле монтируется в защитном корпусе. Он может быть как металлическим, так и пластмассовым. Рассмотрим устройство реле более наглядно, на примере импортного электромагнитного реле Bestar. Взглянем на то, что внутри этого реле.
Вот реле без защитного корпуса. Как видим, реле имеет катушку, стержень, пружинящий контакт, на котором закреплен якорь, а также исполнительные контакты.
На принципиальных схемах электромагнитное реле обозначается следующим образом.
Условное обозначение реле на схеме состоит как бы из двух частей. Одна часть (К1) – это условное обозначение электромагнитной катушки. Она обозначается в виде прямоугольника с двумя выводами. Вторая часть (К1.1; К1.2) – это группы контактов, которыми управляет реле. В зависимости от своей сложности реле может иметь достаточно большое количество коммутируемых контактов. Они разбиваются на группы. Как видим, на обозначении изображены две группы контактов (К1.1 и К1.2).
Как работает реле?
Принцип работы реле наглядно иллюстрирует следующая схема. Есть управляющая цепь. Это само электромагнитное реле K1, выключатель SA1 и батарея питания G1. Также есть исполнительная цепь, которым управляет реле. Исполнительная цепь состоит из нагрузки HL1 (лампа сигнальная), контактов реле K1.1 и батареи питания G2. Нагрузкой может быть, например, электрическая лампа или электродвигатель. В данном случае в качестве нагрузки используется сигнальная лампа HL1.
Как только мы замкнём управляющую цепь выключателем SA1, ток от батареи питания G1 поступит на реле K1. Реле сработает, и его контакты K1.1 замкнут исполнительную цепь. На нагрузку поступит напряжение питания от батареи G2 и лампа HL1 засветится. Если разомкнуть цепь выключателем SA1, то с реле K1 будет снято напряжение питания и контакты реле K1.1 вновь разомкнуться и лампа HL1 выключится.
Коммутируемые контакты реле могут иметь своё конструктивное исполнение. Так, например, различают нормально-разомкнутые контакты, нормально-замкнутые контакты и контакты на переключение (перекидные). Разберёмся с этим поподробнее.
Нормально разомкнутые контакты
Нормально разомкнутые контакты – это контакты реле, которые находятся в разомкнутом состоянии до тех пор, пока через катушку реле не потечёт ток. Говоря проще, когда реле выключено, контакты тоже разомкнуты. На схемах реле с нормально-разомкнутыми контактами обозначается вот так.
Нормально замкнутые контакты
Нормально замкнутые контакты – это контакты реле, находящиеся в замкнутом состоянии, пока через катушку реле не начнёт течь ток. Таким образом, получается, что при выключенном реле контакты замкнуты. Такие контакты на схемах изображают следующим образом.
Переключающиеся контакты
Переключающиеся контакты – это комбинация из нормально-замкнутых и нормально-разомкнутых контактов. У переключающихся контактов есть общий провод, который переключается с одного контакта на другой.
Современные широко распространённые реле, как правило, имеют переключающиеся контакты, но могут встречаться и реле, которые имеют в своём составе только нормально-разомкнутые контакты.
У импортных реле нормально-разомкнутые контакты реле обозначаются сокращением N.O. А нормально-замкнутые контакты N.C. Общий контакт реле имеет сокращение COM. (от слова common – «общий»).
Теперь обратимся к параметрам электромагнитных реле.
Параметры электромагнитных реле.
Как правило, размеры самих реле позволяют наносить на корпус их основные параметры. В качестве примера, рассмотрим импортное реле Bestar BS-115C. На его корпусе нанесены следующие надписи.
COIL 12VDC – это номинальное напряжение срабатывания реле (12V). Поскольку это реле постоянного тока, то указано сокращённое обозначение постоянного напряжения (сокращение DC обозначает постоянный ток/напряжение). Английское слово COIL переводится как «катушка», «соленоид». Оно указывает на то, что сокращение 12VDC имеет отношение к катушке реле.
Далее на реле указаны электрические параметры его контактов. Понятно, что мощность контактов реле может быть разная. Это зависит как от габаритных размеров контактов, так и от используемых материалов. При подключении нагрузки к контактам реле нужно знать мощность, на которую они рассчитаны. Если нагрузка потребляет мощность больше той, на которую рассчитаны контакты реле, то они будут нагреваться, искрить, «залипать». Естественно, это приведёт к скорому выходу из строя контактов реле.
Для реле, как правило, указываются параметры переменного и постоянного тока, которые способны выдержать контакты.
Так, например, контакты реле Bestar BS-115C способны коммутировать переменный ток в 12А и напряжение 120V. Эти параметры зашифрованы в надписи 12А 120VAC (сокращение AC обозначает переменный ток).
Также реле способно коммутировать постоянный ток силой 10А и напряжением 28V. Об этом свидетельствует надпись 10A 28VDC. Это были силовые характеристики реле, точнее его контактов.
Потребляемая мощность реле.
Теперь обратимся к мощности, которую потребляет реле. Как известно, мощность постоянного тока равна произведению напряжения (U) на ток (I): P=U*I. Возьмём значения номинального напряжения срабатывания (12V) и потребляемого тока (30 mA) реле Bestar BS-115C и получим его потребляемую мощность (англ. — Power consumption).
Таким образом, мощность реле Bestar BS-115C составляет 360 милливатт (mW).
Есть ещё один параметр – это чувствительность реле. По своей сути, это и есть мощность потребления реле во включённом состоянии. Понятно, что реле, которому требуется меньше мощности для срабатывания, является более чувствительным по сравнению с теми, которые потребляют большую мощность. Такой параметр, как чувствительность реле, особенно важен для устройств с автономным питанием, так как включенное реле расходует заряд батарей. К примеру, есть два реле с потребляемой мощностью 200 mW и 360 mW. Таким образом, реле мощностью 200 mW обладает большей чувствительностью, чем реле мощностью 360 mW.
Как проверить реле?
Электромагнитное реле можно проверить обычным мультиметром в режиме омметра. Так как обмотка катушки реле обладает активным сопротивлением, то его можно легко измерить. Сопротивление обмотки реле может варьироваться от нескольких десятков ом (Ω), до нескольких килоом (kΩ). Обычно самое низкое сопротивление обмотки имеют миниатюрные реле, которые рассчитаны на номинальное напряжение 3 вольта. У реле, номинальное напряжение которых составляет 48 вольт, сопротивление обмотки намного выше. Это прекрасно видно по таблице, в которой указаны параметры реле серии Bestar BS-115C.
| Номинальное напряжение (V, постоянное) | Сопротивление обмотки (Ω ±10%) | Номинальный ток (mA) | Потребляемая мощность (mW) |
| 3 | 25 | 120 | 360 |
| 5 | 70 | 72 | |
| 6 | 100 | 60 | |
| 9 | 225 | 40 | |
| 12 | 400 | 30 | |
| 24 | 1600 | 15 | |
| 48 | 6400 | 7,5 |
Отметим, что потребляемая мощность всех типов реле этой серии одинакова и составляет 360 mW.
Электромагнитное реле является электромеханическим прибором. Это, наверное, является самым большим плюсом и в то же время весомым минусом.
При интенсивной эксплуатации любые механические части изнашиваются и приходят в негодность. Кроме этого, контакты мощных реле должны выдерживать огромные токи. Поэтому их покрывают сплавами драгоценных металлов, таких как платина (Pt), серебро (Ag) и золото (Au). Из-за этого качественные реле стоят довольно дорого. Если ваше реле всё-таки вышло из строя, то замену ему можно купить здесь.
К положительным качествам электромагнитных реле можно отнести устойчивость к ложным срабатываниям и электростатическим разрядам.
Главная » Радиоэлектроника для начинающих » Текущая страница
Также Вам будет интересно узнать:
-
Симистор.
-
Параметры МДП-транзисторов.
