Теоретические основы. Изучение работы электромагнитного реле постоянного тока

Изучение работы электромагнитного реле постоянного тока

Методические указания к лабораторным работам

По курсу «Автоматизация технологических процессов
проектированию для студентов специальности
“Авиационные двигатели и энергетические установки”

Составитель: Хренов В.В.

Москва 2008

Лабораторрая работа №1

Изучение работы электромагнитного реле постоянного тока.

Цель работы

I. Ознакомление с устройством и особенностями конструкций электромагнитных реле.

II. Изучение основных характеристик электромагнитных реле

III. Определение параметров реле:

1. мощность срабатывания – Pс.

2. ток срабатывания - Jср

3. напряжение срабатывания - Uср

4. ток отпускания - Jот

5. напряжение отпускания - Uот

6. установившееся значение тока - Jу в обмотке реле при номинальном управляющем напряжении

Теоретические основы

В системах автоматического управления реле применяются для прерывистого (дискретного) управле­ния исполнительными механизмами посредством элек­трических сигналов сравнительно малой мощности.

Реле могут работать под воздействием различных факторов: электрического тока, свето­вой энергии, давления жидкости, газа и др. В системах автоматического управления технологическими процесса­ми обработки деталей наиболее распространенными яв­ляются электрические реле.

По принципу действия элек­трические реле делятся на электромагнитные, по­ляризованные, магнитоэлектрические, индукционные и электронные.

По мощности сигналов управления разли­чают реле: маломощные (менее 1 вт), средней мощности (от 1 до 10 вт), мощные (свыше 10 вт).

По времени сра­батывания реле делятся на безынерционные (τ_ср<0,001 сек),быстродействующие (τ_ср <0,05 сек),нор­мальные ( τ_ср = 0,05 —0,15 сек),замедленные (τ_ср = 0,15—1 сек),реле времени (τ_ср >1 сек).

Электромагнитное реле (постоянного и переменного тока) является наиболее распространенным. Существует два основных типа реле: реле с поворотным яко­рем и реле с вытяжным якорем.

Принцип действия реле основан на притяжении стального якоря 1 к сердеч­нику 2 электромагнита, по обмотке 3 которого пропус­кается управляющий ток. Перемещение якоря приводит к переключению контактов 4. При отсутствии тока якорь оттягивается от сердечника возвратной пружиной 5 (рис. 1,(а,б). При наличии тока создаваемый им маг­нитный поток Ф проходит через сердечник 2, магнитопровод (ярмо) 6, якорь 1 и воздушный зазор между яко­рем и сердечником.

Для размножения сигналов управления исполнитель­ными механизмами в системах автоматического управле­ния служит многоконтактное электромагнитное реле типа ЭП-41. Оно состоит из катушки 1, сердечника 2, якоря 3, группы контактов 4, штока 5 и пружины 6 (рис. 1, г). При прохождении тока по виткам катушки якорь притягивается ею, а соединенный с якорем шток 5 с металлическими мостиками замыкает и размыкает со­ответствующие контакты. После отключения катушки от сети подвижная часть реле под действием собственного веса и пружины 6 возвращается в исходное положение.

Поляризованное реле состоит из двух магнитов — постоянного и электромагнита (рис.1, в). При отсут­ствии тока в электромагните якорь 3 притягивается обоими полюсами с одинаковой силой и находится в ней­тральном положении. Устойчивость этого положения якоря обеспечивает пружина. Когда через обмотку элек­тромагнита 2 пропускается ток, возникает магнитный поток, заставляющий якорь реле притягиваться к одному или другому полюсу постоянного магнита 1 зависимости от направления тока в обмотке и замыкать соответ­ствующие контакты. Таким образом, поляризованное реле отличается от обычного электромагнитного реле на­личием дополнительного постоянного магнита и тем, что направление перемещения якоря зависит от полярности намагничивающего тока.

Рис. 1. Электрические реле:

а, б — электромагнитное; в — поляризованное; г — многоконтактное элект­ромагнитное; д — индукционное

Особое значение для реле имеют временные характеристи­ки, которые описывающие его работу во времени. Например рассмотрим временную характеристику электромагнитного реле с самовозвратом (рис. 2).

Построим кривые зависимости тока I в катушке и поло­жения якоря у в зависимости от времени τ. Отсчет времени ведет­ся с момента подключения реле к источнику напряжения. Начиная с этого момента, ток в катушке нарастает, как известно, по экспо­ненте. При этом для цикла работы реле характерны четыре этапа (времени): срабатывание τ_ср, рабочий этап τ_р, отпускание τ_от и покой τ_пк.

Этап (время) срабатывания τ_ср — это промежуток времени от момента подачи напряжения на катушку до момента замыкания контактов. Этот этап складывается из двух периодов: времени трогания τ _тр и времени перехода (или времени движения) τ_п. Время трогания равно интервалу от момента подачи напряжения до момента начала движения якоря, когда ток в катушке достигает величины I_тр, называемой током трогания. Значение I_тр характе­ризует порог чувствительности реле. К моменту замыкания контак­тов ток достигает величины I_cр — тока срабатывания. Значение I_ср характеризует чувствительность реле.

После замыкания контактов якорь еще немного перемещается (преодолевает сопротивление контактных пружин) до момента оста­новки, которая продолжается произвольное время до прекраще­ния управляющего воздействия (отключения катушки реле от источника напряжения) или его падения ниже некоторой величины.

Для надежного удержания контактов в замкнутом состоянии нужно, чтобы установившийся (рабочий) ток I_р был несколько больше тока срабатывания I_ср. Отношение этих токов называется коэффициентом запаса при сраба­тывании и выбирается обычно в пределах 1,5—4.

Рис. 2. График срабатывания реле

С момента прекращения действия управляющего воздействия начинается этап отпускания τ_0T, который продолжается до момента размыкания контактов управляемой цепи (момента отпускания реле). Перемещение якоря начинается при падении тока в катушке до величины тока трогания при отпускании I_тр. _от; время падения тока до этой величины называется временем трогания при отпускании (τ_тр._от). Время движения якоря до раз­мыкания контактов управляемой цепи называется временем перехода, или движения, при отпускании (τ_n._от). Таким образом, время отпускания реле равно сумме вре­мени трогания при отпускании и времени перехода при отпускании.

В момент размыкания контактов управляемой цепи, т. е. в момент отпускания реле, ток в катушке реле имеет некоторое значение, называемое током отпускания I_от. Как правило, ток отпускания меньше тока срабатывания, и отношение

называется коэффициентом возврата реле; он обычно составляет0,8—0,9.

Коэффициент управления k_у - равен отношению предельной мощности, пропускаемой исполнительным органом реле (так назы­ваемой мощности управления Р _y),к минимальной мощности, тре­буемой для его надежной работы — срабатывания (так называемой мощности срабатывания Р_cp):

Поиск по сайту: