Испытание электромагнитных реле тока

Лабораторная работа № 1

Изучение электромагнитных реле тока

Целью работы является изучение принципа действия, конструкции электромагнитных реле тока типа РТ-40.

Порядок выполнения работы

1.Изучить устройство реле, обратив внимание на магнитопровод, якорь, противодействующую пружину, подвижный и неподвижный контакты, указатель уставки и гаситель колебаний.

2.Изучить способы плавной и ступенчатой регулировок уставки тока срабатывания.

3.Зарисовать схему внутренних соединений обмоток реле и записать его технические данные, уставки токов срабатывания, потребляемую мощность реле, коэффициент возврата, нагрузочную способность контактов.

Схема реле типа РТ – 40 представлена на рисунке 1.1.

Реле состоит из следующих основных частей (деталей): магнитопровода 1 с обмоткой 2, состоящей из двух катушек, расположенных на верхнем и нижнем стержнях магнитопровода; якоря 3, жестко укрепленного на оси; подвижных контактных мостиков 5, укрепленных на якоре с помощью изоляционной колодки; спиральной противодействующей пружины 4, связанной внутренним концом с осью якоря, а внешним концом с указателем уставки 6; неподвижных контактов 8,9.

Перестановкой перемычек на выведенных концах катушек обмотки 2 можно осуществить параллельное и последовательное соединение катушек реле и соответственно изменять значение уставок в 2 раза.

При прохождении по обмоткам электромагнита тока магнитный поток, создаваемый этим током, намагничивает подвижный якорь, и он притягивается к сердечнику, в результате чего поворачивается контактный мостик 5 и соприкасается с неподвижными контактами 8 или 9, цепь замыкается. Электромагнитный момент зависит от числа витков обмотки, значения тока в обмотке и угла поворота якоря, а усилие от пружины зависит от начальной затяжки пружины и угла поворота якоря. Уставки срабатывания токовых реле РТ – 40 регулируются изменением натяжения пружины с помощью поводка 6 и изменением соединения катушек обмотки реле (последовательно или параллельно), что изменяет пределы шкалы в 2 раза. Коэффициент возврата у максимальных реле не менее 0,8, минимальных не более 1,2.

Рисунок 1.1 Электромагнитное реле тока типа – 40

а) – конструкция реле; б) - крепление неподвижных контактов; в) - схема внутренних соединений

1- магнитопровод, 2- обмотка, 3- якорь, 4- противодействующая пружина, 5- подвижный контактный мостик, 6- указатель уставки, 7 гаситель вибрации, 8,9- неподвижные контакты, 10- траверза

Схема внутренних соединений реле представлена на рисунке 1.1, в. Цифрами обозначена принятая маркировка зажимов. Для согласованного включения катушек реле должно быть включено в цепь крайними зажимами – 2 и 8. При последовательном соединении обмоток накладкой соединяются средние зажимы 4 и 6; при параллельном соединении используются две накладки – между зажимами 2 – 4 и 6 – 8. Цифра под дробью в марке реле, указанной на его щитке, обозначает максимальный ток срабатывания реле.

Шкала реле градуируется при последовательном соединении обмоток, при параллельном соединении обмоток цифры уставок следует увеличивать в 2 раза.

При прохождении по обмотке реле переменного тока

якорь реле притягивается с усилием

,

где - коэффициент пропорциональности; - угловая частота переменного тока.

Так как , то ;

следовательно

из этого выражения видно, что притяжение якоря обусловлено постоянным усилием

и знакопеременным усилием .

Знакопеременное усилие с частотой, удвоенной по сравнению с частотой сети, вызывает вибрацию якоря и, следовательно, вибрацию связанной с ним контактной системы.

Для уменьшения вибрации контактов в конструкции реле РТ-40 предусмотрено специальное устройство – гаситель вибрации 7 (рисунок 1,1, а), представляющий собой барабанчик, заполненный хорошо просушенным кварцевым песком. При любом ускорении подвижной системы песчинки приходят в движение, и часть сообщенной якорю энергии тратится на преодоление сил трения между песчинками.

Реле РТ – 40 является максимальным и используется в схемах РЗА в качестве органа реагирующего на повышение тока в контролируемой цепи. Реле выпускают девяти исполнений с различными диапазонами уставок, от 0,05 до 200 А.Потребляемая мощность от 0,2 до 8 ВА.

Переход реле из начального состояния в конечное, или из конечного в начальное состояние, при выполнении функции, для которой реле предназначено, называется срабатыванием реле. Возращение реле к состоянию, в котором оно находилось до срабатывания (начальное или конечное), называется возвратом реле. Значение воздействующей величины (тока, напряжения и др.), при котором происходит срабатывание реле, является его параметром срабатывания. Значение воздействующей величины, при котором происходит возврат реле – параметром возврата. Так, для реле тока различают соответственно ток срабатывания реле и ток возврата .

Отношение значения воздействующей величины при возврате реле (параметра возврата) к значению воздействующей величины при его срабатывании (параметру срабатывания) есть коэффициент возврата реле .

Следовательно, для реле тока:

= / ,

для реле напряжения:

= / .

Для максимальных реле, которые срабатывают, когда значение воздействующей величины становится больше значения параметра срабатывания, коэффициент возврата меньше единицы. Для минимальных реле, которые срабатывают, когда значение воздействующей величины становится меньше значения параметра срабатывания, коэффициент возврата больше единицы.

Коэффициент возврата является важным параметром, определяющим исправность реле и возможность его применения в различных устройствах защиты. При испытаниях коэффициент возврата должен быть определен для каждого реле, входящего в схему защиты, и сравнен с техническими данными завода – изготовителя.

Проверка параметров срабатывания и возврата проводится как при плавном, так и при скачкообразном изменении параметра, в зависимости от функций, выполняемых реле. Например, для токового реле устройства защиты от КЗ ток срабатывания и ток возврата должны быть определены при скачкообразном изменении, а для токового реле устройства сигнализации перегрузки – как при плавном, так и при скачкообразном изменении.

При испытании должно быть проверено отсутствие вибрации контактов - многократного замыкания и размыкания контактов реле при его срабатывании или возврате. Вибрация сопровождается искрообразованием в межконтактном зазоре, что может привести к нарушению чистоты поверхности контактов, а иногда и свариванию их. Проверка должна производиться при значениях токов (напряжений), близких к значениям уставки, а также при значениях, соответствующих максимальным эксплуатационным. Вибрацию контактов можно четко обнаружить при осциллографировании тока в цепи, управляемой контактами. Должна быть также проверена работоспособность контактной системы при наличии в цепи нагрузки, соответствующей фактической (например, промежуточного реле, реле времени).

Отсутствие вибрации контролируется неоновой лампой.

Если производится несколько измерений, то из–за разброса в действии реле и погрешности в измерениях результаты опытов несколько отличаются. Среднее значение определяются по выражению.

,

где – количество произведенных измерений.

Параметры срабатывания реле не всегда совпадают с уставкой по шкале. Отклонение действительного значения величины (параметра) при срабатывании от установленного называется погрешностью реле. Погрешность может быть абсолютной или относительной. В первом случае погрешность выражается в единицах измерения параметра срабатывания, во втором случае в процентах. Так, для реле тока относительная погрешность, %, (или относительное отклонение) определяется выражением.

,

где – среднее значение, полученное при выполнении заданного количества измерений; – уставка по шкале реле.

Разность между максимальным и минимальным параметрами срабатывания при многократных измерениях на одной и той же уставке и при неизменных условиях работы реле называется абсолютным значением разброса Δ

,

где, – соответственно максимальное и минимальное значения, полученные при измерениях.

Относительное значение разброса есть отношение абсолютного значения разброса к среднему значению, выраженное в процентах

.

Значения погрешностей и разброса регламентируются для каждого реле и указываются в технических данных заводом – изготовителем.

При определении токов срабатывания и возврата важно наблюдать за поведением исполнительной системы реле, т.е. за отсутствием затирания осей в подшипниках и подпятниках, отсутствием искрения контактов, плавностью их замыкания и размыкания, достаточностью давления и т.п. Поэтому предварительная настройка реле на заданные уставки должна производиться при снятом кожухе, а окончательная – при надетом и закрепленном кожухе.

Несоответствие электрических параметров реле его техническим данным косвенно указывает на наличие механической неисправности. Она выявляется тщательным осмотром с использованием увеличительного стекла. Внимание должно быть обращено на состояние монтажа и выявление, и устранение коррозии, пылинок, заусенцев, соринок (особенно вблизи контактов и подпятников).

Следует проверить плавность хода подвижных частей, их балансировку и регулировку подпятников. Необходимо убедиться в достаточности давления контактов, используя для этого граммометр. Отсутствие заедания контактов и плавность их хода должны быть обеспечены при различных положениях рычага, регулирующего натяжение установочной пружины (при ее наличии). У спиральных пружин должно быть проверено отсутствие касания между витками пружины при любом угле затяжки в пределах шкалы. При периодических проверках особое внимание должно быть обращено на чистоту контактов – отсутствие подгаров и деформаций. Должно быть обращено внимание на состояние механического крепления и, в частности, на затяжку гаечных болтовых и винтовых соединений и наличие контргаек или удерживающей смазки для предохранения от отвинчивания при вибрации. Необходимо проверить тщательность подгонки и крепления кожуха. Надетый кожух не должен касаться подвижных частей и магнитопровода.

Если в процессе контрольного осмотра или при определении основных параметров при испытании выявлена неисправность и ее устранение требует переборки деталей, следует неисправный аппарат заменить новым. На месте установки реле допускается производить только несложную регулировку с использованием специального инструмента.

Наборы инструментов для персонала релейных служб защиты в настоящее время выпускаются промышленностью в переносных чемоданах. Для зачистки и полировки контактов применяют напильники с мелкой насечкой или без нее (воронила).

Для выявления изгиба оси, на которую насаживаются подвижные детали реле, используется специальное устройство. При наличии изгиба оси ее поворот в упорах устройства вызовет колебания стрелки пружинного прибора. Эта стрелка связана с «пальцем», прижимающимся пружиной к поверхности исследуемой оси.

На изменение параметров срабатывания и возврата может оказать влияние остаточное намагничивание. Для его устранения, например для токового реле, после первоначального измерения тока срабатывания плавно подаются токи до (5..10) Iср (но не более 100А) и сразу снижают до нуля.

Опыт проводится 5 раз для одной и той же краткости тока в реле, после чего определяются повторно токи срабатывания и возврата. На основании результатов измерений определяется разброс, вызванный остаточным намагничиванием.

Рисунок 1.2 Включение измерительных приборов

а) цепь токовой обмотки реле; б) цепь обмотки напряжения

Сопротивление цепей реле постоянному (омическое сопротивление) измеряется при помощи одинарного моста. Полное сопротивление цепей реле переменному току измеряется при помощи амперметра и вольтметра, включенных по схемам, приведенным на рисунке 1.2. Время действия реле определяется при помощи электрического секундомера, а для быстродействующих реле - осциллографа. Безотказность работы и стабильность уставок проверяются повторением опыта 10 раз.

Определяется потребляемая мощность обмоток реле при номинальных параметрах

.

При измерении токов и напряжений классы точности амперметров и вольтметров должны быть 0,5; 1; 1,5. Шкала приборов должна соответствовать ожидаемым пределам измерений; следует стремиться к тому, чтобы измерения производить во второй половине шкалы. Этим обеспечивается работа прибора с наименьшими погрешностями. Схема измерения должна учитывать сопротивление измерительного прибора и проверяемого аппарата. Для измерения токов до 1А применяются амперметры с полным сопротивлением до 1Ом, а для измерения напряжения до 30В - вольтметры с сопротивлением 1000 Ом/В и более. Для уменьшения погрешности измерения целесообразно применять вольтметры с возможно большим сопротивлением

В схеме, приведенной на рисунке 1.2, а, амперметр измеряет сумму токов нагрузки и вольтметра. Погрешность измерения невелика в том случае, если сопротивление вольтметра значительно превосходит сопротивление нагрузки. Схема применяется, например, при измерении мощности, потребляемой токовой обмоткой реле.

В схеме, приведенной на рисунке 1.2, б, вольтметр измеряет сумму падений напряжений на нагрузке и амперметре. Погрешность измерения незначительна в том случае, если сопротивление нагрузки много больше сопротивления амперметра (миллиамперметра). Схема применяется, например, при измерении мощности, потребляемой обмоткой напряжения реле.

Отчет должен содержать:

Название работы, цель работы, схему испытаний, выполненную с помощью чертежных инструментов, с соблюдением ГОСТа, паспортные характеристики изучаемых реле тока. Схему внутренних соединений обмоток реле, его технические данные, уставки токов срабатывания, потребляемая мощность реле.

В выводах отметить особенности регулирования параметров срабатывания различных реле.

Лабораторная работа № 2

Испытание электромагнитных реле тока

Целью работы является проведение испытаний электромагнитных реле тока типа РТ-40.

Порядок выполнения работы

1. Проверить шкалу уставок токов срабатывания реле и определить коэффициент возврата в реле.

2. Проверка шкалы уставок реле заключаются в измерении токов срабатывания и возврата для всех уставок и в проверке совпадения токов срабатывания с уставками по шкале.

3. Собрать схему (рисунок 2.1), поставить минимальную уставку на реле. Затем, плавно увеличивая ток ЛАТРом от нуля, замерить его наименьшее значение, при котором реле срабатывает – (загорается лампа HL). Уменьшая ток, замерив наибольшее его значение, при котором якорь возвращается в исходное положение – ток возврата реле . Ток срабатывания и возврата определяется для всех уставок тока срабатывания.

Данные измерений занести в таблицу 2.1, определить значение коэффициента возврата

= /

и сравнить с данными по каталогу.

Оцените погрешности срабатывания реле.

Рисунок 2.1 Схема испытаний реле тока

Таблица 2.1 Результаты замеров

(А)	0.05	0.06	0.07	0.08	0.09	0.09	0.09
(А)	0.065	0.072	0.084	0.09	0.117	0.113	0.104	0.115
(А)	0.062	0.071	0.081	0.092	0.110	0.110	0.110	0.124
	0.95	0.98	0.96		0.94	0.97

U=10.5 B (последовательно)

(А)	0.1	0.12	0.14	0.16	0.18	0.18	0.18
(А)	0.134	0.146	0.170	0.188	0.206	0.108	0.110	0.130	0.130	0.130
(А)	0.120	0.130	0.164	0.194	0.210	0.118	0.114	0.148	0.130	0.150
	0.89	0.89	0.96

U=3.86 B (параллельно)

Отчет должен содержать:

Название работы, цель работы, схему испытаний, выполненную с помощью чертежных инструментов, с соблюдением ГОСТа, паспортные характеристики изучаемых реле. Результаты измерений и расчетов (таблица 2.1), графические зависимости , , .

В выводах по работе сделать анализ результатов испытаний используемых реле. Отметить особенности регулирования параметров срабатывания различных реле.

Лабораторная работа №3