ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7
Исследование и регулировка реле максимальной и минимальной зашиты
Цель работы
Ознакомление с теоретическими основами исследуемых реле, устройством, принципом работы и особенностями их наладки и эксплуатации. Сравнение различных типов реле на основании проведенных экспериментов.
Программа работы
1. Произвести испытание реле ЭТ-62/2 в следующем порядке:
а) ознакомиться с конструкцией, принципом действия и способами установки тока срабатывания;
б) определить ток трогания и ток возврата реле, вычислить
коэффициент возврата;
п) определить мощность, потребляемую реле при срабатывании и при возврате.
2. Произвести испытание реле ЭН-526/200 в следующем порядке:
а) ознакомиться с конструкцией, принципом действия и способами установки напряжения срабатывания;
б) определить напряжение трогания и напряжение возврата реле, вычислить коэффициент возврата;
в) определить мощность потребления реле при срабатывании н при возврате.
.4. Произвести испытание реле ИТ-81 в следующем порядке:
а) ознакомиться с конструкцией, принципом действия реле и способами регулировки токя срабатывания и выдержки времени;
б) определить ток трогания п ток возврата реле и вычислить коэффициент возврата реле;
в) снять временную характеристику реле.
4. Обработать и проанализировать результаты эксперимента.
Общие сведения и основные теоретические положения
I. РЕЛЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ
Каждая конструкция реле это» системы состоит из электромагнита 1, стального подвижного якоря 2, контактов 3, противодействующей пружины 4 и ограничителя 5 (рис1.) 1
).Вращающий момент любого электромеханизма определяется известным принципом, заключающимся в том, что работа, совершаемая при перемещении подвижной части, равна изменению электромагнитной энергии поля устройства,
Общее выражение магнитной энергии поля электромеханического устройства для данного момента времени имеет вид:
Вращающий момент равен производной от энергии магнитного поля по углу поворота а подвижной части:
(
2)Выражение (I) является общим для реле электромагнитной и индукционной систем. Первая составляющая создает вращающий момент у реле электромагнитной системы, вторая — у реле индукционной системы. Следовательно, для реле электромагнитной системы можно записать:
3Доказано (1), что среднее значение вращающего электромагнитного момента не зависит от рода тока и определяется выражением
(4)У реле максимального действия величина Mэм в течение срабатывания не является величиной постоянной, а увеличивается за счет обратной связи. При изменении угла поворота якоря (выходная величина) происходят уменьшение воздушного зазора и возрастание момента срабатывания реле.
Желаемая зависимость Мэм=f(a) достигается выбором рациональной конструкции устройства и формы якоря и полюсных наконечников- При выполнении измерительных электромагнитных устройств, когда существенное значение имеет коэффициент
возврата
относительно высокие параметры получаютсяна основе конструкции с вращающимся якорем Z-образной формы (рис. 1,в).
Гармоническая составляющая вращающего момента не влияет на среднее значение Мэм однако может обусловить нежелательную вибрацию якоря и является внутренней регулярной помехой. Одним из способов ее компенсации является создание в магнитном поле двух потоков путем расщепления полюса электромагнита на две части, на одной из которых располагается короткозамкнутый виток.
На основании изложенного выше, можно сделать следующие выводы:
1. Различную величину тока срабатывания реле электромагнитной системы можно осуществить:
а) изменением коэффициента самоиндукции L, что на практике достигается путем изменения числа витков обмотки реле либо величины воздушного зазора
б) изменением силы противодействующей пружины; регулирование пружиной позволяет изменять ток срабатывания плавно, при регулировании числом витков ток срабатывания меняется скачками.
2. Возврат притянутого якоря в исходное положение происходит под действием пружины. Наибольший ток в реле, при котором якорь его возвращается в начальное положение, называется током возврата.
К реле, применяемым в защитных схемах СЭС, предъявляют требования максимально возможного увеличения коэффициента
возврата. Отношение токов называется коэффициентом воз-
врата Кв
По принципу действия и выполнению реле напряжения электромагнитной системы обычно весьма схожи с токовым реле. Разница заключается только в выполнении обмоток, которые включаются не на ток, а на напряжение.
Реле, действующие при возрастании тока в их обмотке, являются максимальными реле. Реле, действующие при уменьшении тока. называются минимальными. В нормальных условиях якорь минимального реле находится в притянутом положении, у минимальных реле Кв > 1
2. РЕЛЕ МАКСИМАЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ ИНДУКЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
Всякое индукционное реле состоит из подвижной системы и неподвижной. Неподвижная система создает два магнитных потока фр1 и Фр2 Потоки создаются токами, протекающими по обмоткам двух электромагнитов либо одного электромагнита и ко-роткозамкнутым виткам, располагающимся на наконечниках неподвижной системы. Пронизывая подвижную систему, потоки индуктируют в ней вихревые токи. Между магнитными потоками и индуктированными в подвижной системе токами возникают электромагнитные силы взаимодействия Fэ , вращающие подвижную систему. На рис. 2 показана принципиальная схема индукционного реле тока или напряжения.
Ток в обмотке реле Iр и ток в к-з. витке Iк создают потоки Фр и Фk Из-под сечения полюса 1.охваченного к.-з. витком, выходит результирующий поток Ф1=Фр1+Фк Из-под второй части полюса выходит поток Ф11=Фр2-Фк.
Оба потока, как это видно из векторной диаграммы, сдвинуты под углом ф, причем поток Ф11 опережает поток Ф1 Так как оба потока создаются одним и тем же током Iр и учитывая, 'что угол ф при изменении тока остается постоянным, можно записать:
5Конструкция индукционных реле позволяет выполнять их с выдержкой времени без применения специальных часовых механизмов. Время действия индукционного реле зависит от угла а, на который должен повернуться диск до замыкания контактов, и от угловой скорости диска Wр . Следовательно, токовое реле имеет зависимую характеристику (кривая 1 рис. 3).
На практике часто применяются токовые реле с ограниченно зависимой характеристикой (кривая 2). Для получения такой характеристики параметры реле подбираются так, чтобы при токах, соответствующих независимой части характеристики, магнитопроводы реле насыщались, либо применяют реле отсечки электромагнитной системы в качестве приставки.
Для повышения выдержки времени индукционных реле устанавливается постоянный магнит, охватывающий своими полюсами диск. При вращении диска в нем наводятся токи резания, создающие момент, препятствующий движению диска. Этот момент не влияет на величину тока срабатывания реле, так как в неподвижном диске токи резания не возникают.
В судовых промышленных установках широкое применение для защиты цепей от перегрузок нашли токовые реле типа ИТ-80
(ИТ-81/1, ИТ-82/1, "ИТ-82/2), отличающиеся пределами уставок тока срабатывания и пределами уставок выдержки времени в независимой части.
Реле состоит из двух элементов — индукционного и электромагнитного. Индукционный элемент реле состоит из следующих основных частей (рис. 4): электромагнита 1 подвижной рамки 2, алюминиевого диска 3, укрепленного вместе с червяком 4 на оси, зубчатого сектора 5, свободно ле-
ж
ащего на движке 6, устройства регулировки выдержки времени 7, тормозного постоянного магнита 8, катушки 9 и контактов 10.Наименьший ток, при котором происходит зацепление червяка с зубчатым сектором, называется током срабатывания реле. С момента зацепления зубчатый сектор начинает подниматься и по истечении некоторого времени, упираясь своим рычагом в коромысло. начиняет поворачивать его вверх, а вместе с ним и левый конец якоря электромагнитного элемента. При этом правый конец якоря опускается, зазор между якорем и электромагнитом уменьшается, якорь притягивается и замыкает или размыкает контакты реле.
Уставку времени срабатывания реле можно изменить перемещением движка, на котором лежит рычаг зубчатого сектора. Ток срабатывания регулируется изменением числа витков обмотки перестановкой контактного винта на контактной колодке. При токах, превышающих ток срабатывания индукционного момента в 4—8 раз, независимо от работы индукционного элемента срабатывает электромагнитный элемент. Ток срабатывания (ток отсечки) электромагнитного элемента (а также и времени отсечки) можно регулировать изменением воздушного зазора между якорем и электромагнитом.
Реле типа ИТ-81 имеет время в независимой части от 0,5 до 3,5 с, ИТ-72 — от 4 до 16с.
Рис. 4. Конструкция реле типа ИТ-80 1
Описание лабораторной установки и методика проведения эксперимента
а) Реле максимального действия индукционной системы ИТ-81)1-А. Экспериментальное исследование реле ИТ-81 осуществляется на лабораторной установке, выполненной в соответствии со схемой, приведенной на рис. 5,а. Катушка реле получает питание от трансформатора AT через понижающий трансформатор Тр1 Для контроля величины тока, протекающего через катушку реле, установлены амперметры А1 и А2.
Испытание реле:
1. Перед испытанием реле ознакомиться с приборами, аппаратами и другим оборудованием, установить и записать в протокол их технические характеристики.
2. Определить токи трогания и токи возврата реле. Испытание производится при отключенном секундомере. Установить с помощью регулировочного винта 7 (см. рис. 4) устройства регулировки выдержки времени диск на отметку 3. Плавно изменяя трансформатором at ток в катушке реле, наблюдают за червячной передачей реле. В момент зацепления червяка с сектором запомнить показание амперметра и начать плавно
При этом в последующее гнездо ввинчивают сначала свободный винт, а зятем вывинчивают винт из предыдущего гнезда Снять временные характеристики реле. Установить контактный винт в положение1 устройства выдержки времени установить в положение 2. регулятор отсечки вывести в
крайнее положение. Установить с помощью АТ ток в катушке реле 5 А. отключить реле. Затем снова, включив реле следят за моментом зацепления. В момент зацепления включают секундомер и после его автоматического выключения устанавливают с помощью АТ следующую величину тока в реле и т. д производят шесть измерении в области токов от 5 а—.40 а
Опыт повторить при той же уставке по времени, но при другой уставке по току (контактный винт установить в положение 3. Данные эксперимента занести в табп 2 и 3
б) Реле напряжения типа ЭН528/160. Экспериментальное исследование реле напряжения производится на той же лабораторной установке. Схема испытаний приведена на рис. 5,б Катушка реле получает питание от сети переменною тока через:', авто-т AП.3. Величина напряжения, подаваемого в реле изменяет-ся с помощью потенциометра. Контроль напряжения осуществляется вольтметром, контроль тока — миллиамперметром со шкалой 75 мА Момент срабатывания реле определяется по потуханию сигнальной лампы. Испытание реле:
1. Ознакомиться с приборами, аппаратами и записать в протокол их технические характеристики.
2. Определить напряжение срабатывания и возврата реле. Снять крышку реле и установить движком минимальную устав-ку (отметка 40) реле, набрать нужную схему включения катушек переключателем. Включить автоматический выключатель и плавно изменяя потенциометром напряжение, определить напряжение и ток срабатывания реле. Затем, уменьшая напряжение, определить напряжение и ток возврата реле
Эксперимент проводят для уставок 40. 50. 60. 70, 80 при различных схемах включения реле, результаты заносят в табл 4 и 5.
Обработка результатов эксперимента
_
По результатам измерения вычислить коэффициент возврата, мощность срабатывания и мощность возврата реле. Результаты вычислений занести в таблицы.
Рис. 6. Принципиальная схема для испытания реле типа Э.Т
в) Реле' максимального тока ЭТ 521/0.2. Экспериментальное исследование реле тока производится на той же лабораторной установке. Схема испытания приведена па рис. 6. Катушка реле получает питание от сети переменного тока через автоматический выключатель. Величина тока в катушках реле определяется миллиамперметром, момент срабатывания — по загоранию лампы.
Испытание реле:
1. Ознакомиться с приборами, аппаратами и другим оборудованием экспериментальной установки и записать в протокол их технические характеристики
2- Определить токи срабатывания и токи возврата реле. Снять крышку реле н установить движком минимальную уставку (отметка 0,05) реле, набрать нужную схему включения катушек переключателем. Включить АВ и, плавно изменяя реостатом ток реле, определить ток и напряжение срабатывания реле. Затем, уменьшая ток, определить ток и напряжение возврата реле.
Эксперимент проводят для уставок 0,05; 0,06; 0,07; 0,08; 0,09 при различных схемах включения реле. Момент срабатывания реле определяют по загоранию сигнальной лампы Л1 момент возврата — по се отключению. Результаты эксперимента заносят в табл. 6 и 7.
Содержание отчета
1. Привести схему экспериментальной установки.
2. Принести снятые и построенные характеристики реле.
3. Принести таблицы расчетных данных.
4. Сделать заключение о качестве исследованных реле.
5. Ответить на контрольные вопросы-
КОПТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. На каком принципе работают реле электромагнитной системы и реле индукционной системы?
2. Какими способами можно регулировать токи, напряжения уставок реле?
3. Что такое коэффициент возврата реле?
4. Существует ли обратная связь у реле?
5. Как можно увеличить коэффициент возврата?
6. Как создается вращающий момент на подвижном элементе реле индукционной системы?