 |
Способы изменения времени срабатывания и отпускания реле
|
|
|
|
Лабораторная работа № 1
Исследование электромагнитного реле постоянного тока
Цель работы
Целью работы является исследование временных характеристик реле и схем измерения времени срабатывания и отпускания.
Описание лабораторной установки
Принципиальная электрическая схема установки представлена на рис.1.1, а. Испытуемое реле - типа РКН.
Стенд позволяет определить:
· напряжение и ток срабатывания;
· параметры временной характеристики (ток и время срабатывания, ток и время отпускания);
· собрать и исследовать схемы формировки и замедления срабатывания реле.
Назначение элементов схемы видно из рис. 1.1. Сопротивления R 3,4, конденсаторы С 1, С 2 служат для набора схем форсировки и замедления срабатывания. Временная характеристика 
регистрируется электронно-лучевым осциллографом (ЭО). Время срабатывания 
и отпускания 
реле определяется электронной схемой, состоящей из генератора G, двух схем «И», счетчика СТ.
Принцип действия схемы определения времени срабатывания поясняется временной диаграммой рис. 1.1, б. На вход счетчика импульсы с генератора поступают через размыкающий контакт 1 Р 1, схему «И1», в момент t 1 после подачи напряжения на обмотку реле и второй вход схемы «И1» (тумблер Т 3 в положении 
). После срабатывания реле и соответственно размыкания контакта 1 Р 1 подача импульсов в счетчик прекращается.
Таким образом, зная период следования Т и число импульсов, соответствующих времени срабатывания реле, оно определяется
Аналогично определяется время отпускания, только при этом работает нижняя цепь (тумблер Т 3 в положении ).
Время трогания 
и движения могут быть получены по временной характеристике , зарегистрированной на экране электронно-лучевого осциллографа.
|
|
|
а) б)
в)
Рис. 1.1. Схема лабораторного стенда: а – R-C элементы форсирующих цепочек, расположенных на лицевой панели стенда; б – временные диаграммы работы элементов схемы; в - принципиальная электрическая схема установки
Характеристики реле
Основными характеристиками реле являются:
1. рабочее напряжение;
2. ток срабатывания;
3. сопротивление обмотки;
4. характер и число контактных групп;
5. время срабатывания и отпускания;
6. коэффициент возврата;
7. величина тягового усилия;
8. тип магнитной системы.
Динамика реле характеризуется временной характеристикой (рис.1.2), (σ - зазор между якорем и сердечником электромагнита).
Рис. 1.2. Временная характеристика реле
На участке 0- а переходный процесс описывается уравнением
тогда 
, где 
.
Трогание якоря наступает в момент, когда 
, т.е.
На участке a - b происходит изменение магнитной проводимости зазора, в исходном уравнении появляется дополнительный член
Так как 
>0, то составляющие 
, по сравнению с участком 0 - а, начинают уменьшаться, чем и объясняется провал на временной характеристике. Время движения якоря на данном участке является сложной зависимостью многих параметров реле и приближенно может быть определено по формуле:
,
где 
- соответственно тяговое усилие и усилие пружины.
На участке b - c после перемещения якоря индуктивность постоянна 
, где 
- индуктивность при притянутом якоре.
Отпускание якоря реле может быть вызвано либо отключением напряжения питания от обмотки, либо замыканием этой обмотки накоротко или через дополнительное сопротивление.
В первом случае ток в обмотке практически мгновенно уменьшается от 
до нуля. Однако при этом наводится значительная ЭДС самоиндукции 
. В результате чего может произойти пробой изоляции проводников обмотки.
|
|
|
Поэтому, как правило, реле постоянного тока шунтируется диодом, включенным встречно с источником питания (рис.1.3).
В результате этого режим отпускания соответствует замыканию обмотки реле накоротко. Тогда ток изменяется по экспоненте 
.
В момент времени (участок d - e), когда тяговое усилие становится меньше противодействующих сил, начинается движение якоря. Время трогания 
при размыкании определяется 
Время движения 
определяется сложной зависимостью и является функцией многих параметров.
Способы изменения времени срабатывания и отпускания реле
Различают конструктивные и схемные способы изменения времени срабатывания и отпускания. Первый способ предполагает снижение массы подвижных частей или уменьшение потерь на вихревые токи.
Рассмотрим схемные методы ускорения срабатывания реле (см. рис. 1.3, б, в).
а). б).
Рис. 1.3. Схема ускорения срабатывания реле (а) и графики изменения тока в катушке управления реле (б)
На рис 1.3 кривая 1 характеризует переходный процесс в обмотке реле без принудительного ускорения срабатывания реле.
Включение последовательно с обмоткой реле добавочного активного сопротивления 
(рис. 1.3, б) приводит к уменьшению постоянной времени цепи, т.е. к уменьшению времени срабатывания (кривая 2), так как 
.
Ещё большее быстродействие (в 5-10 раз) можно получить, включив параллельно 
форсирующую ёмкость С, так как сопротивление конденсатора 
значительно меньше . Зарядный ток конденсатора резко увеличивается до значительной величины, поэтому ток в обмотке реле быстрее достигает значения тока срабатывания и следовательно, 
становится меньше (кривая 3). За малое время этот ток не успевает перегреть обмотку реле. Для сохранения величины установившегося тока 
необходимо увеличить напряжение питания на величину 
.
Способы замедления отпускания иллюстрируются рис. 1.4. В схеме, приведенной на рис. 1.4, а, замедление срабатывания достигается включением конденсатора С параллельно обмотке. При замыкании цепи источника питания ток проходит сначала через С в обход 
, так как индуктивное сопротивление больше емкостного
,
а затем, после заряда емкости, через обмотку реле. Время переходного процесса определяется из соотношения
|
|
|
Как правило, эта схема используется для замедления отпускания якоря при размыкании.
После размыкания цепи якорь удерживается за счет потока, создаваемого током разряда конденсатора
.
Для замедления размыкания применяют короткозамкнутый демпфирующий виток. При размыкании цепи питания в нем наводится поток, который препятствует убыванию потока в магнитной системе реле, что влечет за собой увеличение времени размыкания реле.
а) б)
Рис. 1.4. Схемы замедления отпускания реле (а) и графики изменения тока в катушке управления реле (б)
Вывод: В ходе проделанной работы исследованы временные характеристики реле и схемы измерения времени срабатывания и отпускания.
Лабораторная работа № 2
|
|
|
