Электромагнитного реле

ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА И ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ

Лабораторная работа №8

Цели работы: 1. Изучение назначения, особенностей конструктивного исполнения, принципа действия и основных параметров, характеризующих работу электромеханических реле.

2. Определение статических и динамических параметров электромеханического реле.

Оборудование: 1. Лабораторный стенд с реле.

2. Источник питания (ВУП-2М: 100 В; 0,05 А).

3. Амперметр (АВО-5М: 30 мА).

4. Вольтметр (АВО-5М: 30 В).

5. Омметр.

6. Соединительные провода.

Рекомендательный библиографический список: [1], Гл.2: §2.1; [2], Гл.14: §14.4; [4], Гл.16: §16.5; [5], Гл.10: §10.4.

Реле или релейным элементом называется устройство, в котором при определенном значении входного сигнала выходной сигнал принимает конечное число значений.

Реле имеют широкое применение в системах автоматики и контрольно-измерительных системах. С их помощью можно:

· Управлять большими выходными мощностями посредством входных электрических сигналов сравнительно малой мощности.

· Выполнять логические операции.

· Создавать многофункциональные релейные устройства.

· Осуществлять коммутацию электрических цепей с надежной электрической развязкой управляющих и исполнительных цепей.

· Фиксировать отклонения контролируемого параметра от заданного уровня с выполнением функций запоминающего элемента.

· Выполнять функции элемента цифрового устройства.

· Осуществлять релейную защиту.

Реле можно классифицировать по различным признакам:

· По виду управления физической величиной (электрические, механические, тепловые, оптические, магнитные, акустические).

· По назначению и функциям в системе управления (защиты, управления, контроля).

· По устройству воспринимающих органов (электромагнитные, магнитоэлектрические, электродинамические, индукционные, электрон­ные и другие).

· По устройству коммутирующих органов (контактные и бесконтактные). Контактные реле воздействуют на управляемую цель с помощью электрических контактов, замкнутое и разомкнутое состояние которых изменяет сопротивление электрической цепи практически от 0 до ∞, осуществляя при этом полное замыкание или полный механический разрыв цепи. Бесконтактные реле воздействуют на уп­равляемую цепь путем резкого изменения параметров выходных электрических цепей.

Основными характеристиками и параметрами реле являются: характеристика управления (или статическая характеристика), параметр (граница) срабатывания и отпускания, коэффициент возврата, коэффициент управления, время срабатывания, время отпускания, мощность.

Основные виды идеализированных статических характеристик (характеристик управления) релейных элементов приведены на рис. 8.1.

Приведённые на рис. 8.1 зависимости соответствуют статическим характеристикам: а) идеального двухпозиционного реле; б) идеального трехпозиционного реле; в) реального трехпозиционного реле; г) реального двухпозиционного реле.

На данных характеристиках I ₁ и I ₂ – параметры (границы) срабатывания и отпускания; U – выходная величина элемента.

Величина m = I ₂/ I ₁ называется коэффициентом возврата релейного элемента, а k_у = U_max / I ₁ – коэффициентом управления. Здесь U_max – максимально допустимое значение выходной величины.

Временные параметры реле, характеризующие его быстродействие, имеют следующие смысловые значения:

· Время срабатывания – промежуток времени от подачи на вход сигнала управления (I ₁≥ I ₂) до начала воздействия на управляемую цепь.

· Время отпускания – промежуток времени от подачи на вход сигнала (I ₁< I ₂) до начала воздействия на управляемую цепь.

По времени срабатывания различают нормальные, быстродействующие, замедленные реле и реле времени.

Для первых t_cp = 50 – 150 мс, вторых – t_cp < 50 мс, третьих – t_cp = 0,15 –1с, четвертых – t_cp > 1с.

Под мощностью срабатывания релейного элемента понимают минимальную мощность, которую необходимо подвести к воспринимающему органу, чтобы перевести его из состояния покоя в рабочее состояние.

Рабочая мощность – мощность, которую необходимо подвести к воспринимающему органу реле, чтобы обеспечить надежное срабатывание и удержание реле в рабочем состоянии. Она должна быть несколько больше мощности срабатывания

Управляемая мощность – мощность, которой управляют коммутирую­щие органы реле в процессе переключений.

Электрические контактные реле представляют собой устройства, в которых входная величина (ток, напряжение) преобразуется в механическое перемещение подвижной части, связанной с контактной системой. Поэтому эти реле часто называют электромеханическими. Они разделяются на электромагнитные, магнитоэлектрические, пьезоэлектрические, электростатические и другие.

Принцип действия данных реле основан на взаимодействии ферромагнитного якоря с магнитным полем обмотки, обтекаемой током.

По роду входного тока различают реле постоянного тока и реле переменного тока.

Реле постоянного тока в свою очередь подразделяют на нейтральные реле, работа которых не зависит от полярности входного сигнала, и поляризованные реле, работа которых зависит от полярности сигнала.

Реле постоянного тока (нейтральное) позволяет осуществлять коммутацию сигналов посредством переключения своих контактов и является нечувствительным к полярности входного сигнала. Чувствительность к полярности входного сигнала достигается применением, например, поляризованных реле.

Отечественной промышленностью разработано несколько сотен типов электромагнитных реле постоянного тока, каждое из которых насчитывает ряд модификаций в зависимости от числа контактных групп, параметров управления и условий эксплуатаций. К реле постоянного тока следует отнести и, так называемые, безъякорные реле, контакты которых находятся в вакууме и замыкаются в результате воздействия на них магнитного поля (магнитоуправляемые контакты – герконы).

Электромагнитные реле переменного тока по принципу действия аналогичны реле постоянного тока. Однако переменный ток обусловливает некоторые особенности этого вида реле.

При переменном токе тяговое усилие, сохраняя постоянное направление, изменяется (пульсирует) с частотой, равной удвоенной частоте приложенного напряжения. Поэтому якорь электромагнита может вибрировать, периодически оттягиваясь от сердечника противодействующим уси­лием, что может привести к периодическим ударам якоря о сердечник и ускоренному износу реле.

Устранение вибрации в электромагнитных реле переменного тока достигается увеличением массы якоря, применением многофазного электромагнита, использованием короткозамкутого витка (охватывающего часть сечения сердечника). В устройствах автоматики наиболее распространенными конструкциями реле переменного тока являются реле с короткозамкнутым витком и многофазные реле. Смысл данных конструктивных особенностей (в сравнении с конструкциями реле постоянного тока) сводится к формированию двух магнитных потоков, действующих на якорь реле и сдвинутых по фазе относительно друг друга для того, чтобы результирующее тяговое усилие никогда не обращалось в нуль, поскольку оба потока проходят через нуль в разные моменты времени.

В многофазных реле переменного тока потоки формируются самостоятельно обмотками, расположенными на отдельных стержнях, имеющих один общий якорь. Сдвиг по фазе между токами в обмотках (а стало быть, и магнитными потоками в стержнях) обеспечивается фазосдвигаю­щими элементами, например, индуктивностью и емкостью, каждая из которых включена последовательно с одной из обмоток.

Таким образом, посредством рассмотренных выше конструктивных особенностей электромагнитных реле переменного тока, устраняется вибрация якоря, возможная при переменном намагничивающем токе.

Основные требования, предъявляемые к релейной защите, – это селек­тивность (избирательность), быстрота действия, надежность и чувствительность.

Дата добавления: 2015-05-06