Лабораторна робота № 1
Дослідження електромагнітного реле постійного струму
Метою роботи є дослідження тимчасових характеристик реле і схем вимірювання часу спрацьовування і відпускання.
Опис лабораторної установки
Принципова електрична схема установки представлена на рис.1.1, а. Випробний реле - типу РКН.
Стенд дозволяє визначити:
· Напруга і струм спрацьовування;
· Параметри тимчасової характеристики (струм і час спрацьовування, ток і час відпускання);
· Зібрати і дослідити схеми форміровкі і уповільнення спрацьовування реле.
Призначення елементів схеми видно з рис. 1.1. Опору R 3,4, конденсатори С1, 2 служать для набору схем форсування і уповільнення спрацьовування. Тимчасова характеристика реєструється електронно-променевим осцилографом (ЕО). Час спрацювання і відпускання реле визначається електронною схемою, що складається з генератора G. двох схем «І», лічильника СТ.
Принцип дії схеми визначення часу спрацьовування пояснюється тимчасової діаграмою рис. 1.1, б. На вхід лічильника імпульси з генератора надходять через розмикає контакт 1Р 1, схему «И1», в момент t1 після подачі напруги на обмотку реле і другий вхід схеми «И1» (тумблер Т3 в положенні). Після спрацьовування реле і відповідно розмикання контакту 1Р 1 подача імпульсів в лічильник припиняється.
Таким чином, знаючи період проходження Т і число імпульсів, що відповідають часу спрацьовування реле, воно визначається
Аналогічно визначається час відпускання, тільки при цьому працює нижня ланцюг (тумблер Т3 в положенні).
Час рушання і руху можуть бути отримані з тимчасової характеристиці. зареєстрованої на екрані електронно-променевого осцилографа.
Мал. 1.1. Схема лабораторного стенду: а - R-C елементи форсують ланцюжків, розташованих на лицьовій панелі стенда; б - часові діаграми роботи елементів схеми; в - принципова електрична схема установки
Основними характеристиками реле є:
1. робоча напруга;
2. струм спрацьовування;
3. опір обмотки;
4. характер і число контактних груп;
5. час спрацьовування і відпускання;
6. коефіцієнт повернення;
7. величина тягового зусилля;
8. тип магнітної системи.
Динаміка реле характеризується тимчасової характеристикою (рис.1.2), (# 963; - зазор між якорем і сердечником електромагніта).
Мал. 1.2. Тимчасова характеристика реле
На ділянці 0-а перехідний процес описується рівнянням
Рушання якоря настає в момент, коли. тобто
На ділянці a - b відбувається зміна магнітної провідності зазору, в вихідному рівнянні з'являється додатковий член
Так як> 0, то складові. в порівнянні з ділянкою 0 - а. починають зменшуватися, чим і пояснюється провал на тимчасової характеристиці. Час руху якоря на даній ділянці є складною залежністю багатьох параметрів реле і приблизно може бути визначено за формулою:
де - відповідно тягове зусилля і зусилля пружини.
На ділянці b - c після переміщення якоря індуктивність постійна. де - індуктивність при притягнутому якорі.
Відпускання якоря реле може бути викликано або відключенням напруги живлення від обмотки, або замиканням цієї обмотки накоротко або через додатковий опір.
У першому випадку струм в обмотці практично миттєво зменшується від до нуля. Однак при цьому наводиться значна ЕРС самоіндукції. В результаті чого може статися пробій ізоляції провідників обмотки.
Тому, як правило, реле постійного струму шунтируется діодом, включеним зустрічно з джерелом живлення (рис.1.3).
В результаті цього режим відпускання відповідає замикання обмотки реле накоротко. Тоді струм змінюється по експоненті.
У момент часу (ділянка d - e), коли тягове зусилля стає менше протидіючих сил, починається рух якоря. Час рушання при розмиканні визначається
Час руху визначається складною залежністю і є функцією багатьох параметрів.
Способи зміни часу спрацьовування і відпускання реле
Розрізняють конструктивні і схемні способи зміни часу спрацьовування і відпускання. Перший спосіб передбачає зниження маси рухомих частин або зменшення втрат на вихрові струми.
Розглянемо схемні методи прискорення спрацьовування реле (див. Рис. 1.3, б, в).
Мал. 1.3. Схема прискорення спрацьовування реле (а) і графіки зміни струму в котушці управління реле (б)
На рис 1.3 крива 1 характеризує перехідний процес в обмотці реле без примусового прискорення спрацьовування реле.
Включення послідовно з обмоткою реле додаткового активного опору (рис. 1.3, б) призводить до зменшення постійної часу ланцюга, тобто до зменшення часу спрацьовування (крива 2), так як.
Ще більшу швидкодію (в 5-10 разів) можна отримати, включивши паралельно форсує ємність С. так як опір конденсатора значно менше. Зарядний струм конденсатора різко збільшується до значної величини, тому струм в обмотці реле швидше досягає значення струму спрацювання і отже, стає менше (крива 3). За короткий час цей струм не встигає перегріти обмотку реле. Для збереження величини усталеного струму необхідно збільшити напругу живлення на величину
Способи уповільнення відпускання ілюструються рис. 1.4. У схемі, наведеній на рис. 1.4, а, уповільнення спрацьовування досягається включенням конденсатора С паралельно обмотці. При замиканні кола джерела живлення струм проходить спочатку через С в обхід. так як індуктивний опір більше ємнісного
а потім, після заряду ємності, через обмотку реле. Час перехідного процесу визначається зі співвідношення
Як правило, ця схема використовується для уповільнення відпускання якоря при розмиканні.
Після розмикання ланцюга якір утримується за рахунок потоку, створюваного струмом розряду конденсатора
Для уповільнення розмикання застосовують короткозамкнутий демпфуючий виток. При розмиканні ланцюга харчування в ньому наводиться потік, який перешкоджає зменшенням потоку в магнітній системі реле, що тягне за собою збільшення часу розмикання реле.
Мал. 1.4. Схеми уповільнення відпускання реле (а) і графіки зміни струму в котушці управління реле (б)
Висновок: У ході проробленої роботи досліджені тимчасові характеристики реле і схеми вимірювання часу спрацьовування і відпускання.
Лабораторна робота № 2