Иccледование электромагнитного реле времени

 

3.1. Цель работы

 

1. Изучить конструкцию и принцип действия электромагнитного реле времени.

2. Освоить способы настройки реле времени на заданную выдержку времени.

3. Исследовать влияние напряжения на работу реле времени.

 

3.2. Основные теоретические сведения

 

Электромагнитное реле времени обеспечивает выдержку времени с момента подачи сигнала управления на реле времени и моментом замыкания или размыкания его контактов.

Временем срабатывания электромагнитного реле времени называют время, проходящее с момента замыкания цепи катушки до полного притяжения якоря или, наоборот, с момента отключения катушки от сети до полного отпадания якоря. В первом случае время срабатывания называют временем срабатывания на включение, а во втором случае - временем срабатывания на отключение.

Время срабатывания как при включении, так и при отключении состоит из двух составляющих:

 

t_ср. = t_тр. + t_дв.

 

Первая составляющая tтр., называемая временем трогания, определяет собой: при включении - время, протекающее с момента замыкания цепи катушки до начала трогания якоря; при отключении - время, с момента размыкания цепи катушки до начала отпускания якоря.

Вторая составляющая t _тр. - есть время движения якоря до полного его притяжения (при включении) или до полного отпадания (при

отключении).

Замедленное срабатывание электромагнита, как при включении, так и отключении от сети может быть осуществлено увеличением

или t _тр. или t _дв. В первом случае замедление достигается с помощью магнитного демпфирования, во втором - с помощью механического демпфирования.

Для притяжения или отпускания якоря электромагнитного реле

необходимо наличие в магнитной системе определенной величины магнитного потока. Необходимая величина потока достигается не сразу

после включения или отключения реле от сети, а через определенный

промежуток времени. Замедляя нарастание (при включении) или спад

(при отключении) магнитного потока, можно изменять время притяжения или отпускания якоря. Способы воздействия на скорость изменения магнитного потока в магнитопроводе при включении или отключении реле и носят название магнитного демпфирования.

Все способы магнитного демпфирования основаны на использовании магнитных потоков, создаваемых вихревыми токами, которые появляются в массивных деталях магнитной системы реле при изменении основного магнитного потока. При включении они будут уменьшать скорость возрастания потока в магнитопроводе, а при отключении - скорость спадания потока.

Очевидно, эффективность этого метода будет тем больше, чем больше абсолютная величина основного потока. Поэтому метод магнитного демпфирования дает заметное замедление при отключении электромагнита, когда воздушные зазоры малы и величина основного потока велика.

С целью усиления магнитного демпфирования электромагниты, предназначенные для получения выдержек времени, дополняются специальными, короткозамкнутыми катушками, охватывающими магнитопровод. Короткозамкнутая катушка, называемая демпфирующей, обычно исполняются в виде массивной гильзы (медной или алюминиевой) или отдельных коротких втулок, которые насаживаются на магнитопровод.

Применение коротких втулок позволяет получать различные выдержки времени при включении в зависимости от их места расположения на сердечнике. Так, при расположении демпфирующих втулок у торца сердечника (вблизи рабочего воздушного зазора) выдержка времени при включении будет больше, чем при их расположении у основания сердечника. Это объясняется тем, что в первом случае в первоначальные моменты времени после включения электромагнита втулки будут охватываться практически полным магнитным потоком и в них будут наводиться большие вихревые токи. Во втором же случае (расположение втулок у основания сердечника) вначале после включения магнитный поток будет замыкаться через якорь по воздуху от корпуса к сердечнику, минуя замедляющую втулку со всеми вытекающими из этого последствиями - малыми вихревыми токами и, следовательно, малыми выдержками времени. При отключении электромагнита месторасположение втулок не имеет большого значения, так как и в том и в другом случае втулки охватываются одинаковым магнитным потоком.

Грубое ступенчатое регулирование выдержки времени можно производить путем изменения толщины немагнитной прокладки, установленной на торце якоря. Толщина прокладки, не сказываясь практически на величине установившегося магнитного потока при замкнутом якоре, изменяет индуктивность системы и тем самым влияет на скорость изменения потока. С увеличением толщины прокладки скорость изменения потока возрастает и выдержка времени уменьшается и, наоборот, с уменьшением толщины прокладки скорость изменения потока уменьшается, а выдержка времени возрастает. Толщина прокладки берется от 0,1 мм и выше.

Плавный способ регулирования выдержки времени заключается в изменении натяжения отжимной пружины.

Оба способа позволяют изменять выдержку времени от нескольких десятых долей секунды до нескольких секунд с относительной погрешностью не более 10%.

Реле времени ВЛ выпускают:

 

Напряжение 36, 110, 127, 220, 240, 380, 400, 440, 500В (50Гц или 60Гц).

Ток, коммутируемый контактами, до 4А.

Диапазон регулирования выдержки времени от 0,4 до 180 с.

Разброс характеристик 15%.

Мощность, потребляемая катушкой 40 ВА.

Количество и исполнение контактов в зависимости от исполнения реле.

 

3.3. План работы

 

3.3.1. Изучить конструкцию и принцип действия реле времени ВЛ-69.

3.3.2. Для исследования свойств реле времени ВЛ-69 необходимо собрать схему согласно рис. 3.1. Тумблер SA 4 служит для одновременного запуска электронного секундомера и самого реле времени.

После включения стенда схема готова к пуску. Произвести включение схемы тумблером SA4. Секундомер будет производить отсчет времени до момента срабатывания реле времени. Занести показания секундомера в табл. 3.1, выключить тумблер SA 4, обнулить показания секундомера и повторить опыт при различных уставках времени (устанавливается переключателями на лицевой панели реле времени ВЛ-69).

 

 

Рисунок 3.1 – Схема исследования электронного реле времени

Таблица 3.1 – Результаты опыта

Уставка времени t уст., с
Время срабатывания t ср., с
Погрешность срабатывания t, c
Относительная погрешность t, %

 

3.3.3. По результатам измерений произвести расчет погрешности срабатывания реле времени по формуле:

 

Dt = t _уст. - t _ср

 

Рассчитать относительную погрешность по формуле:

 

, %

 

Определить среднюю относительную погрешность по формуле:

где n - число измерений.

 

3.3.4. Произвести измерения и расчеты по п.п. 3.3.2 и 3.3.3

при пониженном напряжении питания катушки реле времени ВЛ. Данные измерений занести в табл. 3.2.

 

Таблица 3.2 – Результаты опыта

Уставка времени t уст., с
Время срабатывания t ср., с
Погрешность срабатывания t, c
Относительная погрешность t, %

 

3.4. Контрольные вопросы

 

1. Что такое время трогания электромагнита?

2. В чем заключается принцип магнитного демпфирования?

3. С какой целью магнитопровод реле времени изготовлен цельным из материала с малым удельным сопротивлением и малой

коэрцитивной силой?

4. Каково назначение массивной гильзы?

5. Каким образом можно регулировать выдержку времени срабатывания реле времени?

Лабораторная работа 4