Тема: Исследование нагрева и охлаждения катушки

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1

 

Тема: Исследование нагрева и охлаждения катушки

Цель работы: научиться определять параметры катушки электромагнитного механизма, определять температуру перегрева

Задание:

1. Определить геометрические размеры катушки

2. Определить электрические параметры катушки

3. Определить превышение температуры

 

Таблица 1.1.Данные для расчета катушки электромагнитного механизма

Вариант	М.Д.С. нагретой катушки, F м	Внутренний диаметр катушки D, см	Конструкция катушки	Отношение а/ h	Допустимое превышение температуры, t доп, °С	Температура окружающей среды, q 0, °С	Марка провода
1	2000	2	каркасная	1,2	80	20	ПЭС-1
2	1800	1,2	бескаркасная	1,3	78	22	ПЭТВ-2
3	1400	1,8	каркасная, компаундированная	1,4	70	50	ПЭЛ
4	2200	2	каркасная	1,5	80	40	ПЭТВ
5	1650	1,3	бескаркасная	1,6	60	25	ПЭВЛ
6	2000	2	каркасная, компаундированная	1,2	65	35	ПЭТВ-2
7	1000	2,5	каркасная	1,3	92	58	ПЭТ-200
8	1800	3, 5	бескаркасная	1,4	94	56	ПЭВ-1
9	2400	1, 5	каркасная, компаундированная	1,5	96	54	ПЭВ-2
10	1200	1,3	каркасная	1,6	72	28	ПЭС-2
11	1650	2	бескаркасная	1,2	74	26	ПЭТ-155
12	1500	1	каркасная, компаундированная	1,3	76	24	ПЭЛО
13	2000	3	каркасная	1,4	80	40	ПНЭТ
14	1800	2,1	бескаркасная	1,5	88	32	ПЭШО
15	1400	2,0	каркасная, компаундированная	1,6	70	50	ПЭБО
16	1200	1	каркасная	1,2	75	35	ПЭВ-2
17	2650	1,5	бескаркасная	1,3	60	30	ПЭТВ
18	1100	2, 5	каркасная, компаундированная	1,4	65	25	ПЭЛО
19	1300	1, 55	каркасная, компаундированная	1,5	82	38	ПЭБО
20	1600	1,25	каркасная	1,6	84	36	ПЭС-1
21	1700	2	бескаркасная	1,2	86	32	ПЭТВ-2
22	1350	2	каркасная, компаундированная	1,3	72	38	ПЭЛ
23	1650	2, 5	каркасная	1,4	80	40	ПЭТВ
24	1250	1, 5	бескаркасная	1,5	80	40	ПЭВЛ
25	1150	1,6	каркасная, компаундированная	1,6	86	49	ПЭВ-2

 

Напряжение катушки для всех вариантов: U=110 В

Теоретические сведения

Катушка является одним из основных элементов электромагнитного механизма. Ее надежная работа обеспечивает правильную и надежную работу всего механизма.

Обмоточные провода для катушки в зависимости от вида изоляции делятся на три группы:

1.Обмоточные провода с эмалевой изоляцией. Такая изоляция имеет небольшую толщину, обладает высокой теплопроводностью и влагостойкостью. Диэлектрическая прочность эмалевой изоляции высокая. Марки проводов: ПЭВ, ПЭВ-1, ПЭВ-2, ПЭВ-3, ПЭТВ, ПЭЛ.

2. Обмоточные провода с изоляцией из пряжи. Радиальная толщина такой изоляции значительна, изоляция гигроскопичная и требует пропитки, теплопроводность и диэлектрические свойства ниже чем у эмалевой изоляции. Основное достоинство такой изоляции является ее значительная механическая прочность. Марки проводов: ПБО, ПБД, ПШО, ПЩД, ПСД, ПСДК, ПДА.

Обмоточные провода с комбинированной изоляцией.

При намотке катушки использование обмоточного пространства будет тем лучше, чем большая его часть заполнена чистой медью. Эта величина характеризуется коэффициентом заполнения катушки по меди (К_з.м.). Значение коэффициента заполнения должно быть как можно больше. Величина К_з.м зависит от следующих факторов:

1)профиля медной жилы. Обмотка катушки, выполненная из прямоугольного обмоточного провода, будет иметь более высокие значения К_з.м, так как прямоугольный провод можно уложить более плотно, чем круглый;

2)толщины изоляции обмоточного провода. Обычно принимается: - для проводов с эмалевой изоля цией К_з.м =(0,45-0,55);

-для проводов с изоляцией из пряжи и комбинированной изоляции К_з.м =(0,28- 0, 35);

3)сечения обмоточного провода. Чем больше сечение, тем выше К_з.м;

4)способа намотки.

Различают три способа намотки: рядовая, шахматная, дикая.

Величиной, характеризующей плотность намотки и возможность ее изготовления является обмоточный коэффициент К_з.обм. В зависимости от способа намотки значение обмоточного коэффициента заполнения следующие:

- дикая обмотка К_з.обм =(0,6- 0,75);

- рядовая обмотка К_з.обм = (0,75- 0,85);

-  шахматная обмотка К_з.обм = (0,85- 0,95);

- обмотка из меди прямоугольного сечения

К_з.обм = (0,9- 0,93).

При прохождении тока через катушку ее обмотка выделяет тепло, причем выделение тепла идет как с поверхностных слоев обмотки, так и с внутренних. Обычный расчет нагрева ведется по средней температуре катушки, считая, что все витки греются одинаково.

Тепло, выделяемое обмоткой катушки, отдается в окружающую среду через ее поверхность.

В большинстве случаев теплоотдача с внутренней боковой поверхности и с торцов хуже, чем с наружной.

Допустимая температура нагрева катушки определяется, исходя из нагревостойкости, низшего класса изоляции, применяемого в катушке.

Коэффициент теплоотдачи при температуре окружающей среды 35 ° С определяется по таблице 2.2

Таблица 2.2. Значение коэффициента теплоотдачи

Допустимое превышение температуры t д, ° С	К· 10-4, Вт/ см2 · ° С
	Группа 1	Группа 2
40	11	9, 84
45	11, 2	10, 01
50	11, 41	10, 19
55	11, 62	10, 37
60	11, 8	10, 54
65	12, 04	10, 72
70	12, 25	10, 99
75	12, 46	11, 17
80	12, 68	11, 35
85	12, 89	11, 52

 

Сильное влияние на величину коэффициента оказывает конструкция катушки, поэтому все катушки подразделяют на две группы: с хорошей теплоотдачей (группа 1), с плохой теплоотдачей

(группа 2).

К группе 1 относятся бескаркасные катушки без бандажа, с небольшой толщиной наружной изоляции, с плотным прилеганием к железу сердечника, а также каркасные с выполнением каркаса на массивной трубке или непосредственно на сердечнике. В таких катушках существенно улучшается процесс теплоотдачи на железо магнитопровода.

К группе 2 относятся катушки на изолированном каркасе, на металлическом каркасе из тонкой трубки, бескаркасные бандажированные катушки с усиленной изоляцией на высокие напряжения, соленоидные катушки, и все катушки переменного тока независимо от их конструкции.

Алгоритм расчета

1.Определяется высота обмоточного пространства, см

 

                                                        

где: r - удельное сопротивление проводника определяется по таблице 2.3 при абсолютной температуре

                             θ_гор=θ₀ +τ_доп                                    

К - коэффициент теплоотдачи при абсолютной температуре определяется по таблице 2.2 Для компаундированных катушек принятый по таблице 2.2 коэффициент теплоотдачи необходимо увеличить на 7 %; в задаче принимается К для любой группы.

К_з.м - коэффициент заполнения, принимается в зависимости от вида изоляции провода (см. методические указания к решению задачи)

Таблица 2.3.Удельные сопротивления меди ( r) при различных температурах в Ом · см

Температура	20º	75º	100º	120º	150º
ρ, Ом · см	17, 5 · 10-7	21,7 · 10-7	23, 5 · 10-7	25 · 10-7	27 · 10-7

 

2. Определяется ширина обмоточного пространства а, см, из соотношения а/ h, заданного в исходных данных и рассчитанной высоты h обмоточного пространства

3.Определяется наружный диаметр катушки, см

 

                            D_нар= D_вн+ 2 а                                           

4.Определяется средняя длина витка, см

 

                        l_ср= π (D_нар + D_вн)/ 2                                      

5.Определяется поверхность охлаждения, см²

 

                      S=2 l_срh                                                            

6.Определяется мощность катушки при допустимом превышении температуры («горячая»), Вт

 

            Р_гор= КS t _доп,                                                                    

7. Определяется сопротивление нагретой катушки («горячее»), Ом

          

            R_гор= U²/Р_гор                                                                           

 

8.Определяется сопротивление холодной катушки («холодное»), Ом

 

                                                              

где

θ_хол=20ºС;                                                                   

α= 0, 004- коэффициент температурного расширения.

9.Определяется число витков катушки

 

                                                                          

где

ρ – удельное сопротивление меди при температуре 20ºС                                                                

10. Определяется диаметр медной жилы провода, см   

 

                                                                                  

11. Выбирается по ГОСТам ближайший больший диаметр провода без изоляции и диаметр провода с изоляцией в зависимости от марки провода: d _ст d _из. В справочных таблицах диаметр задается в мм.

12.Проверяется возможность намотки катушки по обмоточному коэффициенту заполнения

                                                                                      

где d _из подставляется в см

- дикая обмотка К_з.обм=(0,6- 0,75)

- рядовая обмотка К_з.обм= (0,75- 0,85)

- шахматная обмотка К_з.обм= (0,85- 0,95)

- обмотка из меди прямоугольного сечения

  К_з.обм= (0,9- 0,93)

13. Определяется М.Д.С. катушки при горячем сопротивлении, А

                                                                                                 

МДС катушки может отличаться от исходных данных на (1-2)%.

14. Уточняется превышение температуры катушки по определенной М.Д.С.

                 τ_уст =                                                        

Превышение температуры практически не должно отличаться от принятого допустимого. Увеличение расчетного превышения температуры над допустимой величиной на 3-6 °С вполне допустимо, так как все допущения расчета обычно делаются в сторону ухудшения теплоотдачи и увеличения превышения температуры.

 

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2

Тема: Изучение контакторов

Цель: Изучить устройство, принцип действия, параметры, марки и технические параметры контактора переменного тока.

 

Задание

 

1. Зарисовать  конструктивный рисунок контактора.

2. Описать назначение и устройство контактора.

3. Ответить на контрольные вопросы.

Теоретические сведения

Контакторомназывают электромагнитный аппарат дистанционного управления, предназначенный для частых включений и отключений электрических цепей, идущих к сетям, электроприемникам и т. п. и рассчитанных на сравнительно большое номинальное значение силы тока (например, мощных электродвигателей, электрических печей, электрооборудования кранов, троллейбусов). Контакторы могут работать на переменном и постоянном токах при напряжении соответственно до 660 и 750 В.

 

Рисунок 2.1 - Конструктивная схема контактора постоянного тока КПВ 600

1 - стальная скоба-основание; 2 - якорь; 3 - скоба; 4 и 8 - подвижный и неподвижный контакты; 5 - возвратная пружина; 6 - контактная пружина; 7 - медная гибкая связь; 9 - катушка магнитного дутья (МД); 10 - сердечник системы МД; 11 - стальные полосы МД; 12 - дугогасительная камера; 13 и 20 -дугогасительные рога; 14 - изоляционное основание; 15 - вставка-призма вращения; 16 - сменная пластина; 17 - планка; 18 - пружина; 19 - включающая катушка; I - коммутируемый ток

Контактор (рисунок 2.1) состоит из двух основных частей: магнитной системы (катушка с магнитопроводом) и контактной системы (главные контакты, помещенные в дугогасящую камеру, и блок - контакты).

Контакторы постоянного тока изготавливают с одним или двумя полюсами, а контакторы переменного тока - с двумя, тремя, четырьмя или пятью полюсами.

Контакторы переменного и постоянного токов, как правило, имеют конструктивные отличия, поэтому обычно не взаимозаменяемы. Контакторы, как и другие электромагнитные аппараты, имеют магнитную систему, на которой расположена катушка управления. Подвижная часть магнитной системы (якорь) механически связан с группой подвижных контактов - силовых и вспомогательных (или блок-контактов). На рисунке 2.1 представлена конструкция контактора постоянного тока, а на рисунке 2.2. - контактора переменного тока.

В контакторах не предусмотрены защиты, присущие автоматам и магнитным пускателям. Контакторы обеспечивают большое число включений и отключений (циклов) при дистанционном управлении ими. Число этих циклов для контакторов разной категории изменяются от 30 до 3600 в час. Контакторы выпускаются переменного (типа К и КТ) и постоянного (типа КП, КМ, КПД) токов.

Контакторы имеют главные (силовые) контакты и вспомогательные или блок - контакты, предназначенные для организации цепей управления и блокировки. Главные контакты, как правило, снабжаются специальными дугогасительными устройствами.

 

Рисунок 2.2 - Конструктивная схема контактора КТ6000

 

1 - вал; 2 - металлическая изолированная рейка; 3 - подшипники; 4 и 5 - подвижный и неподвижный контакты; 6 - контактная пружина; 7 - катушка магнитного дутья (МД); 8 - сердечник системы МД; 9 - дугогасительная камера; 10 - полосы системы МД; 11 - гибкая медная связь; 12 - узел вспомогательных контактов; 13 – электромагнит; 14 – изоляционный слой на металлическом валу; I – коммутирующий ток

Классификация электромагнитных контакторов.

Общепромышленные контакторы классифицируются:

- по роду тока главной цепи и цепи управления (включающей катушки) - постоянного, переменного, постоянного и переменного тока;

- по числу главных полюсов - от 1 до 5;

- по номинальному току главной цепи - от 1,5 до 4800 А;

- по номинальному напряжению главной цепи: от 27 до 2000 В постоянного тока; от 110 до 1600 В переменного тока частотой 50, 60, 500, 1000, 2400, 8000, 10 000 Гц;

- по номинальному напряжению включающей катушки: от 12 до 440 В постоянного тока, от 12 до 660 В переменного тока частотой 50 Гц, от 24 до 660 В переменного тока частотой 60 Гц;

- по наличию вспомогательных контактов - с контактами, без контактов.

Тип контактора обозначают сочетанием букв:

КП, КН, КПП или КПД - контакторы постоянного тока;

КТ, КТП или КНТ - контакторы переменного тока.

Кроме этого, с помощью дополнительных букв и цифр указывают также следующее:

серию - первая цифра;

исполнение главных контактов - вторая цифра: 1 - один замыкающий контакт, 2 - два замыкающих контакта, 3 - один размыкающий и один замыкающий контакты;

величину контакта - третья цифра: 1 - до 63 А, 2 - до 100 А, 3 - до 160 А, 4 - до 250 А, 5 - до 630 А;

индекс очередной модификации - первая буква после цифр;

климатические условия эксплуатации - вторая буква после цифр;

среду, в которой контактор предназначен для работы, - последняя цифра: 1 - на открытом воздухе, 2 - под навесом, 3 - в помещении.

Рассмотрим пример: КПД-121ЕУЗ - это контактор постоянного тока, предназначен для управления крановым электро­оборудованием, серии 100, имеет два замыкающих контакта, первой величины, нормально работает в умеренном климате в помещении.

 

Контрольные вопросы

1. Что называют контактором?

2. Как присоединяют к управляемой цепи контактор?

3. Сколько полюсов может быть у контактора постоянного тока, переменного тока?

4. Как маркируются контакторы?

5. Расшифруйте марку контактора: КМВ-621У2, КП-7 У1.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3

Задание

 

1. Зарисовать конструктивный рисунок пускателя.

2. Описать назначение и устройство пускателя.

3. Ответить на контрольные вопросы.

Теоретические сведения

Магнитные пускателипредназначены для пуска, остановки, реверсирования и тепловой защиты главным образом асинхронных двигателей. Наибольшее применение находят магнитные пускатели с контактными системами и электромагнитным приводом типов ПМЕ, ПМА, ПА (ПАЕ). Пускатели выполняются открытого, защищенного, пылебрызгонепроницаемого исполнения, реверсивные и нереверсивные, с тепловой защитой и без нее.

Пускатели серии ПМА предназначены для управления асинхронными двигателями в диапазоне мощностей от 1,1 до 75 кВт на напряжение 380-660 В. Пускатели серии ПМЕ, ПАЕ обладают коммутационной способностью до 2∙10⁶ и частотой включений в час до 1200. Выбор контакторов и пускателей осуществляется по номинальному напряжению сети, номи­нальному напряжению питания катушек контакторов и пускателей, по номинальному коммутируемому току электроприемника.

Магнитные пускателиустроены и действуют в основном так же, как и контакторы, но они более компактны и меньше по габаритам. Промышленностью выпускаются магнитные пускатели с электротепловыми реле или без них.

Магнитные пускатели, позволяющие включать двигатель лишь в одном направлении вращения, называют нереверсивными.

Магнитные пускатели, с помощью которых можно изменять направление вращения электродвигателя, называют реверсивными (они состоят из двух нереверсивных пускателей, объединенных конструктивно).

Для включения нереверсивных магнитных пускателей применяют кнопочный нажимной выключатель с одним замыкающим («пуск») и одним размыкающим («стоп») контактами, а для включения реверсивных магнитных пускателей применяется аналогичный выключатель, но с тремя кнопками: «вперед», «назад», «стоп».

Промышленность выпускает магнитные пускатели серий ПА, ПАЕ и ПМЕ. В электроустановках эксплуатируются и магнитные пускатели других серий, выпускавшиеся ранее.

Пускатели серий ПА и ПАЕ используют преимущественно для управления электродвигателями, установленными на металлообрабатывающих и других станках. Пускатели серии ПМЕ применяют для управления асинхронными трехфазными двигателями с короткозамкнутым ротором.

Рисунок 3.1 – Общий вид магнитного пускателя

 

1 - основание; 2 - неподвижные контакты; 3 - пружина; 4 - магнитный сердечник; 5 - катушка; 6 - якорь; 7 - возвратная пружина; 8 - контактный мостик; 9 - пружина; 10 - дугогасительная камера; 11 - нагревательный элемент

В промышленности применяются магнитные пускатели серий ПМЕ и ПМЛ с прямоходовыми контакторами и серии ПАЕ с подвижной системой поворотного типа.

Тип пускателя обозначают сочетанием букв и цифр. Буквы указывают на серию, а цифры - на величину (габаритные размеры), особенности исполнения, наличие или отсутствие электротеплового реле и на возможность реверсирования:

первая цифра, стоящая после букв, указывает на величину пускателя (чем она больше, тем больше габаритные размеры пускателя); магнитные пускатели серии ПМЕ имеют величину 0, 1 или 2, а серии ПА - от третьей по шестую;

вторая цифра показывает открытое исполнение (1) или защищенное. (2);

по третьей цифре можно одновременно определить, является ли пускатель нереверсивным (1 или 2) или реверсивным (3 или 4) и имеет ли он электротепловое реле (2 или 4) или нет (1 или 3).

Рассмотрим примеры: ПА-314 - магнитный пускатель третьей величины, открытого исполнения, реверсивный, с электротепловым реле; ПА-621 - магнитный пускатель шестой величины, защищенного исполнения, нереверсивный, без электротеплового реле.

Выбирать магнитный пускатель необходимо по следующим данным: номинальная сила тока, номинальное напряжение и условия эксплуатации - требуется или не требуется защищенное исполнение, есть ли необходимость в реверсировании и наличии электротеплового реле.

 

Контрольные вопросы

1. Что называют магнитным пускателем?

2. Назначение короткозамкнутых витков на сердечнике магнитного пускателя.

3. Как маркируются магнитные пускатели?

4. Расшифруйте марку магнитных пускателей ПМЕ-211, ПАЕ-613.

5. В чем разница между магнитным пускателем и контактором?

 

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 4

Задание

 

1. Зарисовать конструктивный рисунок автоматического выключателя.

2. Описать назначение и устройство автоматического выключателя.

3. Ответить на контрольные вопросы.

Теоретические сведения

Автоматический выключатель (автомат) предназначен для автоматического размыкания электрической цепи при перегрузках, коротких замыканиях и понижениях напряжения, а также для редких отключений и включений. Автоматы выпускаются в одно-, двух- и трехполюсном исполнении для цепей постоянного и переменного токов. Управление ими может быть ручное (местное или дистанционное).

Автоматы характеризуются следующими показателями:

1. номинальным напряжением U _ном - максимальным напряжением постоянного или переменного тока, предназначенным для нормальной работы автомата;

2. номинальным током автомата I _н.а - максимальным длительные током главных контактов автомата;

3. током срабатывания автомата I _ср.а - наименьшим током, при котором автомат разрывает электрическую цепь;

4. предельным током отключения I _пр.а - наибольшим током, который может быть отключен автоматом;

5. номинальным током расцепителя I _н.р - максимальным длительным током, при котором расцепитель не срабатывает;

6. током уставки расцепителя I _у - наименьшим током срабатывания расцепителя, на который он настраивается;

7. уставкой тока мгновенного срабатывания электромагнитного расцепителя, называемой отсечкой.

Главной частью автоматических выключателей служит реле, поэтому и принцип работы их тот же, что и реле.

Реле с относящимися к нему механизмами отключения называют расцепителем. Автоматические выключатели бывают с электромагнитными, электротепловыми и комбинированными расцепителями.

Устройство и схема действия автоматического выключателя АП-50 показаны на рисунке 4.1, автоматического выключателя серии А3700 на рисунке 4.2.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5

 

Тема: Изучение реле времени

Цель: Изучить устройство и принцип действия реле времени. 

 

Задание

 

1. Зарисовать конструктивный рисунок реле времени.

2. Описать назначение и устройство реле времени.

3. Ответить на контрольные вопросы.

 

Теоретические сведения

Назначение реле. Реле времени предназначены для использования в схемах релейной защиты и системах автоматики для селекции управляющих сигналов по длительности, либо для передачи их в контролируемые электрические цепи с установленной задержкой во времени.

В электромагнитных реле времени переменного тока выдержка времени создается с помощью замедляющих механизмов (часового, пневматического, моторного).

 

Реле времени с электромагнитным замедлением

 

Рисунок 5.1 - Конструкция реле времени с электромагнитным замедлением типа РЭВ-800.

Магнитная цепь реле состоит из магнитопровода1, якоря 2 и немагнитной прокладки 3. Магнитопровод укрепляется на плите 4 с помощью литого алюминиевого цоколя 5. Этот же цоколь служит для крепления контактной системы 6. На ярме прямоугольного сечения магнитопровода устанавливается короткозамкнутая обмотка в виде сплюснутой гильзы 8. Намагничивающая обмотка 7 устанавливается на цилиндрическом сердечнике. Якорь вращается относительно стержня 1 на призме. Усилие, развиваемое пружиной 9, изменяется с помощью корончатой гайки 10, которая фиксируется после регулировки с помощью шплинта. Магнитопровод реле выполняется из стали ЭАА. Сердечник катушки имеет круглое сечение, что позволяет применять катушку цилиндрической формы, удобную в производстве. Стержень 1 имеет сечение вытянутого прямоугольника, что увеличивает длину линии касания якоря с торцом ярма и повышает механическую износостойкость реле.

Для получения большого времени при отпускании необходимо иметь высокую магнитную проводимость рабочего и паразитного зазоров в замкнутом состоянии магнитной системы. С этой целью торцы ярма и сердечника и прилегающая к ним поверхность якоря тщательно шлифуются.

Литое основание из алюминия создает дополнительный короткозамкнутый виток, увеличивающий выдержку времени (в схеме замещения все короткозамкнутые обмотки заменяются одним витком с суммарной электрической проводимостью).

У реальных магнитных материалов после отключения намагничивающей обмотки поток спадает до Фост, который определяется свойствами материала магнитопровода и геометрическими размерами магнитной цепи. Чем меньше коэрцитивная сила магнитного материала при заданных размерах магнитной цепи, тем ниже величина остаточной индукции, а, следовательно, остаточного потока. При этом возрастает наибольшая выдержка времени, которая может быть получена от реле. Применение стали ЭАА позволяет увеличить выдержку времени реле.

Выдержка времени при прочих равных условиях определяется начальным потоком Фо уравнения. Этот поток определяется кривой намагничивания магнитной системы в замкнутом состоянии. Поскольку напряжение и ток в обмотке пропорциональны друг другу, то зависимость Ф(U) повторяет, только в другом масштабе, зависимость Ф(Iw). Если система при номинальном напряжении не будет насыщена, то поток Фо будет в сильной степени зависеть от питающего напряжения. При этом выдержка времени также будет зависеть от напряжения, приложенного к обмотке.

 

Рисунок 5.2 - Электромагнитное реле времени с часовым замедляющим механизмом

 

В реле ЭВ-100 и ЭВ-200 выдержка времени создается часовым механизмом (рисунок 5.2). Принцип работы реле следующий. Ведущая пружина 11 нормально растянута (заведена) и удерживается в таком положении пальцем 6, который упирается в верхнюю часть якоря 7. При поступлении напряжения на обмотку 9 якорь 7 втягивается и сжимает возвратную пружину 10, освобождая при этом палец 6. При этом под действием освобожденной ведущей пружины 4 зубчатый сектор 3, закрепленный на оси 5, начинает вращаться и вращать сцепленную с ним шестерню 18. Шестерня 18 соединена с валиком, на который насажена контактная траверса 22. В начале вращения валик зацепляется с ведущей шестерней 17 с помощью фрикционного устройства 12, насаженного на ось 11. Устройство 12 выполняет функции храповой шестерни и храповой пружины.

Ведущая шестерня 17 через трубку 16 и шестерни 13 и 14 связана с часовым механизмом 20, 19, 15. Часовой механизм позволяет контактной траверсе 22 двигаться с определенной скоростью. Выдержка времени определяется временем движения траверсы и начальным положением подвижных контактов 2 относительно неподвижных и проскальзывающих 21. Изменением положения неподвижных и проскальзывающих контактов по шкале реле обеспечивается регулировка времени срабатывания. Кроме контактов с регулируемой выдержкой времени имеются переключающие контакты мгновенного действия 8, которые переключаются при втягивании якоря. При исчезновении напряжения реле мгновенно возвращается в исходное положение.

Реле ЭВ-100 применяются для работы на постоянном оперативном токе 24, 48, 110 и 220 В, реле ЭВ-200 - на переменном оперативном токе 110, 127, 220 и 370 В. Обмотки реле времени переменного тока типов ЭВ-215 - ЭВ-245 постоянно находятся под напряжением. Реле срабатывают при снятии напряжения, при подаче напряжения реле мгновенно возвращаются в исходное положение.

 

В качестве электромеханических реле времени также применяют моторные реле времени с синхронными микродвигателями (рисунок 15.3).

Рисунок 15.3 – Моторное реле времени

 

При срабатывании реле РТ защищаемого элемента от промежуточного трансформатора ТТ, размещенного в кожухе реле времени, подается необходимое напряжение, при котором микродвигатель 4 через передаточный механизм 3 начинает двигать рычаг 2 со скоростью, определяемой частотой тока в сети. На рычаге 2 укреплен подвижный элемент контакта 1a. Через выдержку времени, устанавливаемую положением неподвижного элемента контакта 16, последний замыкается, и реле времени срабатывает.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 6

Задание

 

1. Зарисовать конструктивный рисунок реле напряжения.

2. Описать назначение и устройство реле напряжения.

3. Ответить на контрольные вопросы.

 

 Теоретические сведения

В качестве воспринимающего органа в электромагнитных реле используются электромагнитные механизмы относительно простых конструкций и позволяющие реализовать разнообразные тяговые характеристики, согласующиеся с механическими характеристиками. Электромагнитные механизмы имеют сравнительно большие тяговые усилия при относительно малых габаритах, что и обусловливает их наиболее широкое применение в реле. На электромагнитном принципе осуществляется работа реле тока (максимального и минимального), реле напряжения (максимального, минимального, сигнальные, промежуточные и др.), реле времени, реле частоты и другие типы реле, применяемые в схемах защиты, управления электроприводами, автоматики.

Промежуточный орган реле - пружина, исполнительный орган - контактная система.

В зависимостиот хода якоря различают следующие типы реле: клапанного типа (якорь притягивается с внешней стороны магнитопровода), соленоидного типа (якорь втягивается внутрь), поворотного типа (якорь имеет внешнее поперечное относительно силовых линий магнитного поля движение).

Реле мгновенного косвенного действия типов РТ-40 и РН-50. По роду физической величины реле разделяются на реле тока (РТ-40) и реле напряжения (РН-50). По способу воздействия на объект управления реле являются косвенными, по способу включения - вторичными, по ходу якоря - поворотными. Реле применяют в цепях защиты электроустановок.

Конструкция реле показана на рисунке 6.1. Реле предусматривает следующие элементы: электромагнит 12 с обмоткой 1, состоящей из двух катушек, расположенных на верхнем и нижнем стержнях электромагнита; стальной якорь 10, жестко установленный на двух полюсах 3; подвижные контактные мостики 4, закрепленные на якоре с помощью изоляционной колодки; спиральную противодействующую пружину 9, установленную на держателе 8, связанную внутренним концом с осью якоря; неподвижные пары контактов 14 (правая), 13 (левая), расположенные на изоляционной колодке 5; упорные винты 11 (левый, правый), ограничивающие ход якоря; шкалу уставок 6; указатель уставок (поводок) 7; гаситель вибраций 2.

При прохождении по обмоткам тока электромагнит, преодолевая противодействие спиральной пружины, притягивает якорь к полюсам, т. е. разворачивает якорь вместе с полуосями по часовой стрелке. При отсутствии тока в обмотке или при его значении, меньшем, чем ток срабатывания, якорь находится в крайнем левом положении. При возрастании тока якорь втягивается под полюсы и поворачивает подвижные контактные мостики, которые размыкают правую пару контактов и замыкают левую пару контактов. Реле срабатывает.

Уставка срабатывания токовых реле РТ-40 регулируется поводком 7, который изменяет натяжение пружины, а также изменением соединения катушек (последовательно или параллельно), что изменяет пределы шкалы в 2 раза. Обозначенные на шкале уставки соответствуют последовательному соединению катушек. При параллельном соединении уставки реле удваиваются. Коэффициент возврата максимальныхреле не менее 0,8 и минимальных - не более 1,2.

 

Рисунок 6.1- Электромагнитное реле типов РТ-40 иРН-50

 

При работе реле во время удара якоряоб упоры контакты токовых реле РТ-40 вибрируют. Для гашения вибраций имеется гаситель, представляющий небольшой полый цилиндр, закрепленный на одной оси с якорем и заполненный песком. При срабатывании реле песок поглощает энергию удара якоря об упоры, предотвращая тем самым отскакивание и вибрацию контактов.

Реле напряжения РН-53 и РН-54 выполняются конструктивно как и реле РТ-40 (см. рисунок 14.1) и отличаются только отсутствием гасителя вибрации. Для предотвращения вибрации контактов катушки реле включены через однофазный мостовой выпрямитель. Протекание через обмотки тока одного направления снижает вибрацию контактов в режиме длительного включения.

Реле РН-53 имеет k_в не ниже 0,8; а реле РН-54 не выше 1,25. Кроме рассмотренных, выпускаются также реле напряжения постоянного тока РН-51 и реле напряжения переменного тока РН-58 с повышенным коэффициентом возврата - 0,95.

Уставка срабатывания реле РН-50 регулируется посредством изменения натяжения пружины с помощью поворота поводка 7. Уставка срабатывания регулируется также с помощью включения одного или двух дополнительных резисторов в цепь обмотки реле.

Электромагнитные реле управления электроприводами