Федеральное агентство по образованию Вологодский государственный технический университет Кафедра управляющих и вычислительных систем Электрические и электронные аппараты (черновой вариант) Составитель: В.И. Согласов ст. преподаватель Электроэнергетиче ский факультет Специальность 140604 – Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов Вологда 2007 Выполнение лабораторных работ студентами До выполнения лабораторных работ каждый учащийся проходит инструктаж по технике безопасности. Лабораторные работы выполняются бригадами студентов из 2 – 3 человек. Для выполнения каждой работы студенты обязаны самостоятельно в свое свободное время от учебы: - изучить теоретический материал по теме; - подготовить и сделать в чистом виде письменные заготовки на листах формата А4: титульный лист, цель работы, порядок выполнения эксперимента, принципиальные электрические схемы стенда, перечень необходимых приборов и электрооборудования, теоретические расчеты и графические построения, таблицы для экспериментальных исследований с примером расчета для одной строки и чистые заготовки миллиметровой бумаги для построения графиков. Перед началом выполнения лабораторных работ проводится собеседование преподавателя с бригадами студентов по контрольным вопросам изучаемых тем. Допуск к текущему занятию осуществляется с учетом предъявления каждой бригадой оформленного отчета по предыдущей работе. Отчет по выполненной лабораторной работе должен содержать: - цель работы; - порядок выполнения лабораторной работы; - принципиальные электрические схемы стенда; - перечень измерительных приборов и электрооборудования с указанием паспортных данных; - таблицы экспериментальных исследований и выполненных вычислений; - диаграммы и графики характеристик функциональных зависимостей; - вывод или заключение о проделанной работе. Защита лабораторных работ студентами осуществляется после выполнения экспериментальных исследований и отчетов по графику, составленному преподавателем. 2 6.2. Цель работы При исследовании работы и электромагнитных реле обычной конструкции РТ-40 и РН-40 и герконовых реле, определение их величин: напряжения, тока, времени срабатывания и отпускания изучается конструкция и принцип действия этих аппаратов. Определение относительной погрешности тока (напряжения) срабатывания и коэффициента возврата реле. 6.3. Описание лабораторной установки Внешний вид и расположение приборов лабораторной установки схематически изображены на рис. 6.1. Внешний вид стенда РТ X3-X9 КА1 KV2 PA1 PA2 PV1 SA1-SA6 KV1 КА2 HL2 SB1 SB2 X1-X2 QF HL1 TV1 Рис. 6.1 Лицевую панель стенд условно можно разделить на три части: верхнюю, нижний левый и нижний правый углы. В верхней части стенда расположены измерительные приборы: РТ, РА1, РА2 и PV1. В нижнем левом углу располагаются контактные разъемы для подключения реле настольного исполнения и встроенные исследуемые реле KV1, KV2, KА1 и KА2. В нижнем правом углу размещаются органы управления: переключатели SA, кнопки SB и ручка автотрансформатора. Принципиальная схема установки для проведения исследований показана на рис. 6.2. Питание стенда осуществляется от сети переменного тока с частотой 50 Гц и напряжения 220 В. Силовая часть состоит из цепочки: сеть, индикаторная лампочка HL1, автотрансформатор TV1, контакты КМ5.2, измеритель параметров реле Ф291, 3 переключатель SA3.1, трансформатор TV2 и катушка переключатель SA3.1 и катушка реле напряжения. реле тока или Принципиальная схема KM1.1 KM1.2 QF SA3.1 KM5.2 TV1 X4 X5 KM5.3 KM2.1 KM5.4 KM2.2 PT Uc KM3.1 TV2 X1 X2 HL1 KA1 PV1 KM3.2 KM4.1 KV1 UZ1 KM4.2 UZ2 V KA2 PA1 KV2 А PA2 X6 X9 SA3.2 SA4.2 KV1.1 SB1 SB2 X3 KM3.3 KM3.4 SA2 KM1 KM2 KM3 KM5 SA5 KM1.3 KV2.1 KM5.1 KM2.3 KM2.4 KA1.1 KM4.3 SA1 А SA4.1 HL2 TV3 KA2.1 KM1.4 X7 X8 KM4 Рис. 6.2 Система управления состоит из цепочки: сеть, нереверсивный магнитный пускатель на контакторе КМ5 и вспомогательные контакторы КМ1 - КМ4, с помощью которых в зависимости от опыта исследования при помощи переключателей SA1 и SA2 собирается схема для исследования электромагнитных аппаратов. В стенде используются специальные гнезда Х3-Х9 для подключения и исследования электромагнитных аппаратов контактного типа настольного исполнения. Изображение переключателей SA на схеме соответствует положению 1, кнопка «пуск» SB1 разомкнута. Переключатель SA3 предназначен для переключения схем измерения. В положении 1 включается схема для определения времени замыкания и размыкания контактов реле KV1 и KV2, а в положении 2 включается схема для определения напряжений и токов срабатывания и отпускания контактов реле тока KА1 и KА2. Переключателем SA2 подключаются цепи обмоток - либо реле KV1 и KA1с магнитоуправляемыми якорями (положение 1) – либо реле KV2 и KA2 на герконах с магнитоуправляемыми контактами (положение 2). Измерение 4 времени срабатывания и отпускания осуществляется измерителем параметров реле Ф291. Включение секундомера и подача нагрузки на обмотку реле осуществляется одновременно с помощью тумблера «Пуск» на приборе Ф291 . Измерение напряжения осуществляется вольтметром PV1, а измерение тока амперметрами PA1 или РА2. Лампа HL2 используется в качестве индикатора, для определения момента замыкания контактов электромагнитных реле. 6.4. Основные теоретические положения Для исследования и изучения конструкции электромагнитных реле в стенде используются реле РТ-40 и РН-40. Максимальное реле тока РТ-40 применяется в устройствах релейной защиты и противоаварийной автоматики в качестве органа, реагирующего на повышение тока в контролируемой цепи. Общий вид электромагнита реле представлен на рис. 6.3. Магнитная система реле состоит из П-образного шихтованного сердечника 1 и Г-образного якоря 2. В сердечнике электромагнита под катушками имеются вырезы, предназначенные для снижения вибраций подвижной системы при больших и несинусоидальных токах. При пиках несинусоидального тока участки сердечника с уменьшенным сечением насыщаются и ограничивают величину магнитного потока. Положение якоря в начальном и конечном положениях фиксируется упорными винтами 3, закрепленными контргайками или пружинными пластинками для предохранения от самоотвинчивания. Якорь реле удерживается в начальном положении с помощью противодействующей спиральной пружины 4,один конец которой связан с якорем, а другой – с указателем уставки 5. При повороте указателя уставки изменяется противодействующий момент пружины и соответственно ток срабатывания реле. Необходимое положение указателя определяется по делениям, нанесенным на шкале 6. Жесткость противодействующей пружины 1,0 Н∙мм/90°, при повороте указателя от уставки от минимальной уставки до максимальной (угол поворота около 90°) момент противодействующей пружины увеличивается в 4 раза (пропорционально квадрату тока). К якорю реле приклепаны опорная скоба и пластмассовая колодка с двумя подвижными мостиковыми контактами из серебра. К верхней части скобы приклепан полый с радиальными перегородками внутри барабанчик 7, полость которого заполнена 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. Последнее обстоятельство приводит к значительному снижению вибраций подвижной системы от 5 переменной составляющей вибрацию контактов тяговой силы электромагнита и уменьшает Общий вид электромагнита реле РТ-40 Рис. 6.3 при их соударении. Между барабанчиком и опорной скобой помещена шайба с узким центральным отверстием (соответствующее отверстие имеется и в скобе) и бронзовая пластинка 8, служащая опорной плоскостью для подвески подвижной системы реле. Подвижная система в верхней части опирается на бронзовой пластинкой на штифт из нержавеющей стали со сферическим концом, укрепленный во вкладыше 9 на рамке – основании 10 и проходящий через отверстия в опорной скобе и шайбе. В нижней части перемещение оси подвижной системы в горизонтальной плоскости ограничивается таким же штифтом, проходящим через отверстие в нижней отогнутой части опорной скобы. Сама скоба ограничивает смещение подвижной системы вверх. На сердечнике расположены две катушки, концы которых выведены на зажимы цоколя реле. Перестановкой перемычек на этих зажимах можно осуществлять параллельное и последовательное соединение катушек реле и соответственно изменять величину уставок в 2 раза. Цифры, нанесенные на шкале, соответствуют последовательному соединению обмоток. 6 Реле имеет один замыкающий и один размыкающий контакт. Для более четкой работы контактов подвижные контакты выполнены, свободно поворачивающимися. Неподвижные контакты приварены к плоским бронзовым пружинам, перемещение которых ограничивается гибкими наружными и жесткими внутренними упорами. Внутренние упоры изготовлены из относительно толстой латуни и соединены замком с контактной пружиной. При регулировке контактные пружины подгибаются вместе с латунным внутренним упором, что уменьшает последующую разрегулировку контактов из-за уменьшения остаточной деформации. Все узлы реле смонтированы на рамке – основании 2 из алюминиевого сплава, укрепленной на пластмассовом цоколе реле, и закрыты прозрачным полистирольным кожухом. Крепление кожуха к цоколю производится пружинными замками. Отверстия в сердечнике реле для винтов, крепящих его к раме, имеют увеличенный диаметр, что позволяет регулировать зазор между полюсами сердечника и якоря. Реле выпускается девяти исполнений с различными диапазонами уставок. Максимальные реле напряжения РН-40 предназначены для применения в схемах защиты и автоматики в качестве органа, реагирующего на появление или повышение напряжения в цепях постоянного тока. В частности, реле используется в схемах контроля изоляции цепей постоянного тока. Конструкция реле такая же, как у реле РТ-40. В связи с тем, что обмотки реле обтекаются постоянным током, барабанчик, снижающий вибрации подвижной системы, не ставится. Для снижения влияния остаточного намагничивания якорь реле изготавливается из пермаллоя, вырезы в магнитопроводе электромагнита отсутствуют. Жесткость противодействующей пружины примерно 1 Н∙мм/90°. Реле имеют три исполнения, отличающиеся уставками по напряжению срабатывания. Каждое исполнение имеет по две уставки, изменение уставок производится параллельным или последовательным соединением катушек реле. Наименее надежным узлом электромагнитных реле является контактная система. Электрическая дуга или искра, образующиеся при коммутации контактов, приводят к быстрому разрушению их. Этому так же способствуют окисление поверхности контакта и покрытие его слоем пыли, влаги или грязи во время эксплуатации реле. Существенным недостатком электромагнитных реле является и наличие трущихся механических деталей, износ которых также сказывается на их работоспособности. Попытки разместить контакты и электромагнитный механизм в герметизированном объеме с инертным газом не приводят 7 к положительным результатам из-за больших технологических и конструктивных трудностей, а также из-за того, что контакты при этом не защищаются от воздействия продуктов износа и старения изоляционных материалов. Другим недостатком электромагнитных реле является их инерционность, обусловленная значительной массой подвижных деталей. Для получения необходимого быстродействия приходится применять специальные схемы форсировки, что приводит к снижению надежности и росту потребляемой мощности. Перечисленные недостатки электромагнитных реле привели к созданию реле с герметичными магнитоуправляемыми контактами (герконами). Простейшее герконовое реле с замыкающим контактом изображено на рис. 6.4, а. Контактные сердечники (КС) 1 и 2 изготавливаются из ферромагнитного материала с высокой магнитной проницаемостью (пермаллоя) и ввариваются в стеклянный, герметичный баллон 3. Баллон заполнен инертным газом – чистым азотом или азотом с небольшой (около 3 %) добавкой водорода. Давление газа внутри баллона составляет (0,4 – 0,6) ∙ 105 Па. Инертная среда предотвращает окисление КС. Баллон устанавливается в обмотке управления 4. При подаче тока в обмотку возникает магнитный поток Φ, который проходит по КС 1 и 2 через рабочий зазор между ними и замыкается по воздуху вокруг обмотки 4. Упрощенная картина магнитного поля показана на рис. 6.5. Простейшее герконовое реле с замыкающим контактом Рис. 6.4 8 Поток Ф при прохождении через рабочий зазор создает тяговую электромагнитную силу РЭ, которая, преодолевая упругость КС, соединяет их между собой. Для улучшения контактирования поверхности касания покрываются тонким слоем (2 – 5 мкм) золота, родия, палладия, рения, серебра и др. Упрощенная картина магнитного поля геркона, управляемого обмоткой с током Рис. 6.5 При отключении обмотки магнитный поток и электромагнитная сила спадают и под действием сил упругости КС размыкаются. Таким образом, в герконовых реле отсутствуют детали, подверженные трению (места крепления якоря в электромагнитных реле), а КС одновременно выполняют функции магнитопровода, токопровода и пружины. В связи с тем, что контакты в герконе управляются магнитным полем, герконы называют магнитоуправляемыми контактами. В зависимости от конструкции контактной системы геркона реле могут быть различными: с замыкающимися или переключающимися контактами 2. В герконе с переключающимися контактами (рис. 6.6) неподвижные контакты 1, 3 и подвижный контакт 2 размещены в баллоне 4. При появлении сильного магнитного поля КС 2 притягивается к КС 1 и размыкается с КС 3. 9 Переключающий геркон Рис. 6.6 Так как КС герконов выполняют функции возвратной пружины, им придаются определенные упругие свойства. Упругость КС обуславливает возможность их вибрации (<< дребезга >>) после удара, который сопутствует срабатыванию. Длительность такой вибрации достигает 0,25 мс при общем времени срабатывания 0,5 – 1 мс. Одним из способов устранения влияния вибраций является использование жидкометаллических контактов. В переключающем герконе (рис. 6.7) внутри подвижного КС 1 имеется капиллярный канал, по которому из нижней части баллона 4 поднимается ртуть 5. Ртуть смачивает поверхности касания КС 1 с КС 2 или КС 3. В момент удара контактов при срабатывании возникает их вибрация. Из-за ртутной пленки на контактной поверхности КС 1 вибрация не приводит к разрыву цепи 2. Ртутный геркон Рис. 6.7 Управление герконом можно осуществлять и с помощью постоянного магнита. Если постоянный магнит установлен вблизи геркона, его магнитный поток замыкается через КС, которые в результате этого обстоятельства находятся в замкнутом состоянии. 10 Использование постоянного магнита совместно с управляющей катушкой позволяет создать герконовое реле с размыкающим контактом. Герконовые реле различны по конструкции. Герконы могут быть установлены как внутри, так и снаружи управляющей обмотки. Условия работы герконов в многоцепевых герконовых реле характеризуются следующими особенностями. Во-первых, даже герконы одного типа и из одной партии имеют технологический разброс по МДС срабатывания и МДС отпускания. Во-вторых, из-за неравномерности магнитного поля катушки реле замыкаются или размыкаются контакты геркона, находящегося в области с большей напряженностью поля. В-третьих, срабатывание одного геркона приводит к магнитному шунтированию других, в результате МДС срабатывания второго геркона после срабатывания первого увеличивается. В этом случае конструкция с внешним расположением герконов предпочтительнее, чем с внутренним расположением, так как обеспечивает меньшее взаимное влияние соседних герконов. Управлять состоянием геркона можно с помощью не только магнитного поля, создаваемого катушкой управления, но и поля постоянного магнита. Такой способ широко используется в современных слаботочных аппаратах управления (тумблеры, переключатели, кнопки, командоаппараты) и контрольно-измерительной аппаратуре (сигнализаторы положения, конечные выключатели, датчики). Состояние геркона изменяется при приближении или удалении от него постоянного магнита. При приближении постоянного магнита КС замыкаются. Следует отметить, что при наличии постоянного магнита управление герконом может производиться за счет перемещения ферромагнитного экрана. Простейшее герконовое реле с магнитной памятью Рис. 6.8 11 Два элемента магнитной памяти (ЭМП) 1 и 1 примыкают к КС геркона 3. ЭМП выполняются из так называемых реманентных материалов. Эти материалы характеризуются прямоугольностью петли гистерезиса, достаточно высокой остаточной индукцией и большой магнитной энергией. В отличие от магнитотвердых сплавов, используемых для изготовления постоянных магнитов, реманентные материалы обладают очень малым временем перемагничивания, находящимся в пределах 10 – 50 мкс. Остаточный магнитный поток, создаваемый ЭМП, может быть использован для удержания герконов в замкнутом состоянии после обесточивания обмоток управления. Реле с магнитной памятью часто называют ферридами. При появлении управляющего импульса и согласном включении обмоток 2 и 2 создаваемый ими магнитный поток проходит через КС и оба ЭМП, которые намагничиваются. После прохождения импульса КС притягиваются за счет потока остаточной индукции ЭМП. Для отключения реле в обмотку 2 подается импульс тока той же полярности и амплитуды, а в обмотку 2 той же амплитуды и обратной полярности. Реле с магнитной памятью могут быть построены на базе специальных герконов, в которых ЭМП частично или полностью расположены внутри баллона. Такие герконы иногда называются гезаконами (герметичными запоминающими контактами). Существуют герсиконы (силовые герконы) с большой коммутируемой мощностью и током. 6.5. Порядок выполнения работы Выполнение лабораторной работы студентами ведется в следующей последовательности: 1) ознакомиться с принципиальной электрической схемой; 2) ознакомиться с конструкцией реле; 3) исходное положение: все переключатели в положении 1, рукоятка лабораторного автотрансформатора TV1 вывернута влево до упора; 4) подключить исследуемую схему автоматическим выключателем QF1; 5) измерить токи и напряжения срабатывания и отпускания контактов реле KV1 и KV2, КА1 и КА2; 12 6) измерить время срабатывания и отпускания контактов реле KV1 и KV2, КА1 и КА2 ; 7) дать критическую оценку результатам исследования эксперимента и сделать выводы о проделанной работе. 6.6. Методические указания по выполнению эксперимента Перед началом выполнения эксперимента исследований ознакомиться со схемой и выяснить назначение каждого элемента схемы. Составить метрологическую карту измерительных приборов Ознакомиться с конструкциями электромагнитных реле стенда. Записать паспортные данные реле. 6.6.1. Исследование реле тока Собрать при помощи переключателей схему стенда для проверки тока срабатывания и отпускания реле тока РТ-40 изображенную на рис.6.9 (SA1 в положении 1, SA2-SA5 в положении 2). После проверки схемы преподавателем включить QF1 и нажать кнопку «пуск» SB1,далее проверьте реле в работе. Определение тока срабатывания: 1) установить переключатель SA1 в положение 1, а переключатели SA2SA5 в положение 2; 2) включить выключатель QF 1; включить SB 1 для включения источника питания обмотки реле тока; 3) плавно поворачивая рукоятку автотрансформатора добиться срабатывания контактов реле (индикаторная лампа HL2 при этом загорится); ток срабатывания Iср записать в таблицу 6.1; 4) плавно поворачивая рукоятку автотрансформатора, уменьшить ток до возврата реле в исходное положение (индикаторная лампа HL2 при этом потухнет); ток отпускания Iотп записать в таблицу 6.1; 5) повторить опыт для разных уставок по току; 6) полученные данные записать в таблицу 6.1; подсчитать относительную погрешность тока срабатывания по формуле = [(Iуст – Iср)/Iуст]∙100, где Iср – ток срабатывания, [А], Iуст – ток уставки, [А]; 13 определить коэффициент возврата реле Kв по формуле Kв = Iотп/Iср, где Iотп –ток отпускания, [А]. Таблица 6.1 Таблица результатов Исследуемое реле КА1 КА2 Iуст, А Iср, А Iотп, А Kв Измерение времени срабатывания: 1) установить переключатель SA1 в положении 1, а переключатели SA2SA4 в положении 2; 2) включить выключатель QF1; установить переключатель SA 5 в положение tср (SA5 в положение 2); включить SB 1 для включения источника питания обмотки реле тока; 3) плавно поворачивая рукоятку автотрансформатора добиться срабатывания реле; нажать SB 2 для выключения источника питания обмотки реле тока; 4) на электронном секундомере Ф291 включить переключатель РЕЖИМ в положение 1 и выключить тумблер ПУСК; SA4 переключить в положение 2; включить SB 1; 5) осуществить сброс показаний; включить тумблер ПУСК; 6) снять показания приборов. 7) провести опыт при различных кратностях тока К (К = 1,2; 1,5; 2) в обмотке реле (не меняя тока уставки реле), т.е. при рабочем токе Iр равном: Iр = K∙Iуст. Полученные данные записать в таблицу 6.2. Поворотом рукоятки автотрансформатора (TV1) уменьшить напряжение до величины, при которой происходит отпускание якоря реле. 14 Схема для исследования реле тока QF SA3.1 KM5.2 TV1 KM5.4 PT Uc KM3.1 TV2 X1 X2 HL1 KM4.1 KA1 PV1 UZ1 V KA2 PA1 А SA4.1 HL2 TV3 SA4.2 SB1 SA3.2 KM3.3 KM3.4 SB2 SA5 KA1.1 KM4.3 SA2 KA2.1 KM5.1 KM3 KM5 KM4 Рис. 6.9 Определение времени отпускания: 1) нажать на кнопку SB2 «стоп»; установить переключатель SA 5 в положение tотп; на электронном секундомере Ф291 включить переключатель РЕЖИМ в положение 4; 2) нажать SB 1 для включения источника питания обмотки реле тока; включить тумблер ПУСК; осуществить сброс показаний; 3) выключить и снова включить тумблер ПУСК; снять показания прибора; 4) провести опыт при различных кратностях тока К (К = 1; 1,2; 1,5) в обмотке реле (не меняя уставки реле). Результаты измерений записать в табл. 6.2. Таблица 6.2 Результаты измерений КА1 Реле Кратность тока, K 1 1,2 КА2 1,5 1 1,2 1,5 - - - Iр = K∙Iуст, А tотп, с tср, с 15 Определение потребляемой мощности при срабатывании реле на нескольких уставках по току: 1) установить переключатель SA1 в положение 1, а переключатели SA2SA5 в положение 2; 2) включить автоматический выключатель QF 1; нажать на кнопку SB 1 для включения источника питания обмотки реле тока; 3) плавно поворачивая рукоятку автотрансформатора добиться срабатывания реле (индикаторная лампа HL2 при этом загорится); записать ток Iср и напряжение Uср срабатывания реле в табл. 6.3, учтя коэффициент трансформации Kтр=35 трансформатора TV2: Kтр = Uвх/ Uвых, где Uвх - входное напряжение, В; Uвых – выходное напряжение, В. Провести опыт на нескольких уставках по току, подсчитать мощность Sср потребляемую реле при срабатывании по формуле Sср= Uср∙ Iср, (6.1) результаты расчётов занести в табл. 6.3. Таблица 6.3 Результаты измерений Реле КА1 КА2 Iуст, А Iср, А Uср, В Sср, В∙А Собрать схему для проверки напряжения и тока срабатывания и отпускания реле тока на герконе (SA1 и SA2 в положении 1, SA3-SA5 в положении 2) и повторить по аналогии все вышеуказанные операции для реле тока РТ-40, за исключением определения времени отпускания. 6.6.2. Исследование реле напряжения Для определения основных технических характеристик реле напряжения РН-40, повторить все аналогичные действия, приведенные в пункте 6.6.1 по 16 исследованию реле тока, поменяв реле тока КА на реле напряжения КV переключателем SA 3 (SA3 в положении 1). Схема для исследования реле напряжения приведена на рис. 6.10. Определение напряжения срабатывания: 1) установить переключатель SA1 и SA3 в положение 1, а переключатели SA2, SA4, SA5 в положение 2; 2) включить автоматический выключатель QF 1; нажать на кнопку SB 1 для включения источника питания обмотки реле напряжения; 3) плавно поворачивая рукоятку автотрансформатора добиться срабатывания реле (индикаторная лампа HL2 при этом загорится); записать величины напряжения срабатывания Uср реле в таблицу 6.4; 4) плавно поворачивая рукоятку автотрансформатора уменьшить напряжение до возврата контактов реле в исходное положение (индикаторная лампа HL2 при этом потухнет); записать величины напряжений отпускания Uотп в таблицу 6.4; 5) опыт повторить для разных значений уставок реле по напряжению; Схема для исследования реле напряжения KM5.3 QF SA3.1 KM5.2 TV1 PT Uc KM3.2 X1 X2 HL1 UZ2 KV1 PV1 KM4.2 V KV2 PA2 А SA4.1 HL2 TV3 SA4.2 SA3.2 KV1.1 SB2 SB1 KM3.3 KM3.4 KM4.3 SA2 KV2.1 KM5.1 KM3 KM5 KM4 Рис. 6.10 17 SA5 6) записать данные, полученные опытным путём в таблицу 6.4, и подсчитать относительную погрешность напряжения срабатывания формуле: по = [(Uуст – Uср)/Uуст]∙100, где Uуст- напряжение уставки реле, В. определить коэффициент возврата реле Kв по формуле: KB U ÎÒÏ U ÑÐ Таблица 6.4 Таблица результатов Реле KV1 KV2 Uуст, B Uср, B Uотп, B Kв Измерение времени срабатывания: 1) установить переключатели SA1 и SA3 в положении 1, а переключатели SA2 и SA4 в положении 2; 2) включить автоматический выключатель QF1; установить переключатель SA 5 в положение tср (SA5 в положение 2); нажать на кнопку SB1 для подключения обмотки реле напряжения KV1 к источнику питания; 3) плавно поворачивая рукоятку автотрансформатора TV1 добиться срабатывания реле; нажать кнопку стоп SB2 для отключения источника питания обмотки реле напряжения; 4) на электронном секундомере Ф291 включить переключатель РЕЖИМ в положение 1 и выключить тумблер ПУСК прибора; SA4 переключить в положение 2; включить SB1; 5) осуществить сброс показаний; включить тумблер ПУСК; 6) снять показания приборов. 7) провести опыт при различных коэффициентах кратности напряжения К (К = 1; 1,2; 1,5) в обмотке реле (не меняя уставки), т.е. при рабочем напряжении Uр равном: Uр = K∙Uуст. 18 Записать полученные данные в таблицу 6.5. Поворотом рукоятки автотрансформатора TV1 плавно уменьшить напряжение до величины, при которой происходит отпускание контактов реле. Определение времени отпускания: 1) нажать на кнопку SB2 «стоп»; установить переключатель SA5 в положение tотп ; на электронном секундомере Ф291 включить переключатель РЕЖИМ в положение 4; 2) нажать кнопку пуск SB1 для включения источника питания обмотки реле напряжения; включить тумблер ПУСК; осуществить сброс показаний; 3) выключить и снова включить тумблер ПУСК; снять показания прибора; 4) провести опыт при различных кратностях напряжения К (К = 1; 1,2; 1,5) в обмотке реле (не меняя уставки реле). Результаты измерений записать в таблицу 6.5. Таблица 6.5 Результаты измерений Реле Кратность тока, K Uр = K∙Uуст, B KV1 1 1,2 KV2 1,5 tотп, с 1 1,2 1,5 - - - tср, с Определение потребляемой мощности при срабатывании реле на нескольких уставках по напряжению: 1) установить переключатели SA1 и SA3 в положение 1, а переключатели SA2, SA4, SA5 в положение 2; 2) включить выключатель QF 1; включить SB 1 для включения источника питания обмотки реле напряжения; 3) плавно поворачивая рукоятку автотрансформатора добиться срабатывания реле (индикаторная лампа HL2 при этом загорится); записать ток Iср и напряжение Uср срабатывания реле в таблицу 6.6: Провести опыт на нескольких уставках по напряжению, подсчитать мощность Sср потребляемую реле при срабатывании по формуле (6.1), занести результаты в таблицу 6.6. 19 Таблица 6.6 Результаты измерений Реле KV1 KV2 Uуст, B Iср, А Uср, В Sср, В∙А Собрать схему для проверки напряжения и тока срабатывания и отпускания реле напряжения на герконе (SA1-SA3 в положении 1, SA4 и SA5 в положении 2) и повторить по аналогии все вышеуказанные операции для реле напряжения РН-40, за исключением определения времени отпускания. 6.6.3. Расчет обмотки возбуждения герконовых реле Расчет обмотки возбуждения сводится к определению количества числа витков по формуле: W = Fср / I, где W – число витков. Значение магнитодвижущей силы срабатывания Fср позволяет выбрать число витков катушки электромагнита, надеваемой на геркон. Технические характеристики герконов использованных в стенде приведены в таблице 6.8. 6.7. Содержание отчета Отчет должен включать: 1. Цель работы. 2. Паспортные данные элементов схемы и приборов стенда. 3. Схему лабораторного стенда. 4. Таблицы результатов 6.1- 6.6. 5. Выводы по работе. 20 6.8. Контрольные вопросы Контрольные герконовые реле»: вопросы по теме «электромагнитные аппараты и В какие положения устанавливаются переключатели лабораторного стенда для измерения времени срабатывания и отпускания реле КV1, KV2, KA1, KA2? В какие положения устанавливаются переключатели лабораторного стенда для определения величин токов и напряжений срабатывания и отпускания контактов реле КV1, KV2, KA1, KA2? Чем отличаются электромеханические реле напряжения от электромеханических реле тока? Из каких элементов конструкции состоят электромеханические реле? Для чего используются промежуточные реле? Как устроено герконовое реле? Как работает герконовое реле? Какие преимущества и недостатки имеют герконовые реле по сравнению с электромагнитными контакторами и реле? Чем будут отличаться схемы подключения герконовых реле в зависимости от источников питания постоянного или переменного тока? Какие основные параметры и технические величины можно определить для герконовых реле? Почему конструкция реле с внешним расположением герконов предпочтительнее, чем с внутренним? Какая конструкция герконового реле отражает свойства поляризованного электромагнитного реле? Как работает поляризованное герконовое реле? Как проверить исправность работы герконового реле? Как расшифровать условное обозначение герконового реле, выпускаемого в промышленности, РПГ – 10 – 3560 У3? Какие критерии применяются для выбора промышленных герконовых реле? Как рассчитывается обмотка возбуждения герконового реле? 21 6.9. Паспортные данные электрооборудования стенда Таблица 6.7 Измерительные приборы Обозначение Пределы Цены де- на схеме измерений ления Вольтметр PV1 0-150 В 10 В Амперметр PA1 0-30 А 2А Амперметр PA2 0-1 А 0,1 А Измеритель параметров реле Ф291 РТ 100000 мс 1 мс Наименование Типы электрических приборов: 1. Трансформатор понижающий (TV3) ТВК – 220 – 9, К = 24.4; (TV2) ТС - 300, К=35; 2. Лабораторный автотрансформатор (TV1)-ЛАТР-1м; 3. Лампа накаливания (HL1) – 220В, 60 Вт; 4. Лампа накаливания (HL2) – 9В, 3 Вт; 5. Выключатель автоматический (QF1)-АП50–3MT, Iн=10А, Uн=380 В; 6. Выпрямительные мосты (UZ1 и UZ2) - КЦ402Д и KBPC3510AC соответственно; 7. Переключатели (SA1-SA5) – ТВ1-4, 5 А; 8. Магнитные контакторы (КМ1-КМ5)- ПМЛ – 15010,4В; 9. Кнопки (SB1 и SB2) – ПКЕ 212-2У3. 22 Таблица 6.8 Технические характеристики герконов КЭМ – 3 и МКА - 52202 Параметры КЭМ – 3 Магнитодвижущая сила, А МКА - 52202 25…75 180…300 1,5 8 30 250 125 380 1 4 280 800 0,5 0,3 1∙103…106 2∙106…2,5∙106 4,05 7 Общая длина, мм 54 100 Длина баллона, мм 18 52 0,3-0,9 Время срабатывания, мс Максимальная мощность, Вт Максимальное напряжение, В Максимальный ток, А коммутируемая коммутируемое коммутируемый Электрическая прочность, В Сопротивление электрических контактов, Ом Максимальное число коммутаций Диаметр баллона, мм Коэффициент возврата 23 Таблица 6.9 Технические характеристики реле РТ – 40 и РН - 40 Параметры РТ - 40 Коэффициент возврата РН - 40 не менее 0,85 не менее 0,8 Коммутационная способность контактов в цепи постоянного тока, Вт в цепи переменного тока, В∙А Масса, кг Пределы установки на ток срабатывания реле, А Потребляемая мощность при токе минимальной установки, В∙А Потребляемая мощность при напряжении минимальной установки, В∙А Пределы установки на напряжение срабатывания реле, В 60 300 60 300 0,7 0,75 12,5 – 50 - 0,8 - - 0,6 - 50-200 6.10. Результаты испытаний Результаты испытаний сведены в таблицы 6.9 - 6.14. Исследование реле тока. Таблица 6.9 Таблица результатов Исследуемое реле КА1 КА2 Iуст, А 15,0 17,5 20,0 10,0 Iср, А 13,0 14,0 14,0 9,5 Iотп, А 11,0 12,0 12,5 8,0 13 20 30 5 0,84 0,85 0,89 0,84 Kв Таблица 6.10 Результаты измерений Исследуемое реле КА1 КА2 Кратность тока, K 1 1,2 1,5 1 1,2 1,5 Iр = K∙Iуст, А 12,5 15,0 18,7 10 12 15 tотп, мс 15,9 13,0 13,4 - - - tср, мс 14,6 25,6 16,5 4,0 2,0 1,0 Таблица 6.11 24 Результаты измерений Реле КА1 КА2 Iуст, А 12,5 15,0 17,5 20,0 25,0 10 Iср, А 12,5 13,0 14,0 14,0 17,0 9 Uср, В 1,4 1,5 1,7 1,7 2,0 1,0 Sср, В∙А 17,5 19,5 23,8 23,8 34,0 9 Исследование реле напряжения. Таблица 6.12 Таблица результатов Реле KV1 KV2 Uуст, B 60 70 80 24 Uср, B 50 60 70 9 Uотп, B 45 55 65 7 16,0 14,0 12,5 11,0 0,90 0,91 0,92 0,77 Kв Таблица 6.13 Результаты измерений Реле Кратность напряжения, K Uр = K∙Uуст, B 1 1,2 1,5 1 1,2 1,5 60 72 90 24 28 36 tотп, мс 20,0 19,5 22,8 - - - tср, мс 25,5 23,4 19,4 3,0 1,0 0,5 KV1 KV2 Таблица 6.14 Результаты измерений Реле KV1 KV2 Uуст, B 60 70 80 90 100 24 Iср, А 0,036 0,044 0,052 0,058 0,066 0,030 Uср, В 50 60 70 80 90 12,5 Sср, В∙А 1,08 2,64 3,64 4,64 5,94 0,37 25
