ЕА

Міністерство освіти і науки України

ЗАПОРІЗЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до лабораторних робіт з дисципліни:

"ЕЛЕКТРИЧНІ АПАРАТИ"

для студентів всіх форм навчання спеціальностей:

8.092203 - Електромеханічні системи автоматизації та електропривод;

8.092206 - Електричні машини та апарати

2002

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

2

Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни "Електричні апарати" для студентів всіх форм навчання спеціальностей: 8.092203 - Електромеханічні системи автоматизації та електропривод; 8.092206 - Електричні машини та апарати /Укл.: О.В. Близняков, О.Г. Стаценко. - Запоріжжя: ЗНТУ, 2002.- 56 с.

Укладачі: Близняков Олександр Вікторович, доцент, к.т.н.; Стаценко Олександр Григорович, доцент, к.т.н.

Рецензенти: Снігірьов Володимир Максимович, доцент, к.т.н.; Кущ Володимир Вікторович, доцент, к.т.н.

Відповідальний за випуск:

Рассальський Олександр Миколайович, доцент, к.т.н.

Затверджено на засіданні кафедри

"Електричні апарати",

Протокол № 6 від 13 березня 2002 р.

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

3

З М І С Т

ВСТУП..............................................………………………………...……4

Лабораторна робота №1 ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ НЕЙТРАЛЬНІ РЕЛЕ...…………………..…..4

Лабораторна робота №3 ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ ПОЛЯРИЗОВАНІ РЕЛЕ…………………...13

Лабораторна робота №9 КОНТАКТОР ПОСТІЙНОГО СТРУМУ.…………………………..19

Лабораторна робота №11 ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ РЕЛЕ ЧАСУ…………………………………26

Лабораторна робота №13 АВТОМАТИЧНИЙ ВИМИКАЧ……………………………..……….32

Лабораторна робота №14

МАГНІТНИЙ ПУСКАЧ……………………………………………….40

Лабораторна робота №15 ТИРИСТОРНИЙ КОНТАКТОР ЗМІННОГО СТРУМУ...48

ЛІТЕРАТУРА…………………………………………………………..56

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

4

ВСТУП

Лабораторні роботи являють собою один з важливіших етапів вивчення дисципліни "Електричні апарати", яка в свою чергу, є однією з ключових в процесі підготовки фахівців в галузі електропривода та автоматизації виробництва.

При виконанні лабораторних робіт студенти виконують експериментальне дослідження ряду характерних для систем електропривода електричних апаратів. Виконання таких лабораторних робіт звичайно пов`язано з використанням електрики і установ, які являють собою підвищену небезпеку. Тому перед виконанням циклу лабораторних робіт кожний студент повинен пройти інструктаж з техніки безпеки. Студенти, що не пройшли інструктажу до роботи не допускаються.

Завдання на лабораторну роботу студент повинен отримати не менше, ніж за тиждень до її практичного виконання, і заздалегідь підготуватись до неї. Він повинен вивчити зміст лабораторної роботи і теоретичний матеріал, який стосується її теми, підготувати заготовку для звіту до роботи, тобто накреслити схеми дослідів, підготувати таблиці до внесення даних досліду зі складом і принципом дії лабораторного стенду. Включення стенду під напругу студент повинен здійснювати тільки з дозволу викладача. Після отримання експериментальних даних студент повинен їх узгодити з викладачем і тільки після цього розбирати схему. Захист звіту з лабораторної роботи проводиться тільки на заняттях, або у визначений викладачем час.

Лабораторна робота №1 ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ НЕЙТРАЛЬНІ РЕЛЕ

Тривалість лабораторного заняття - 2 години

1.1 Мета роботи

Метою лабораторної роботи є вивчити принцип дії і конструкції електромагнітних нейтральних реле, а також експериментально визначити їх основні параметри і характеристики.

1.2. Предмет дослідження.

Електричним реле називають апарат, в якому при заданому значенні вхідної (діючої) електричної величини відбувається стрибкоподібне змінювання вихідної величини. Електричне реле є одним з

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

5

провідних елементів систем електропривода, автоматики, телемеханіки, релейного захисту, електрозв`язку тощо. Не дивлячись на помітне зростання використання напівпровідникової і мікропроцесорної елементної бази для побудови релейних пристроїв, внаслідок своїх беззаперечних переваг, ще порівняно довгий час будуть широко використовуватись так звані електромеханічні реле. В залежності від функції, що виконують, електромеханічні реле можна умовно поділити на дві великі групи: логічні і вимірювальні.

Спрацьовування логічних реле відбувається при дискретній зміні вхідного сигналу, причому точність його, як правило, не нормується. Серед логічних реле в залежності від функціонального призначення розрізняють проміжні реле, вказівні реле і реле часу. Вимірювальні реле спрацьовують при досягненні вхідного сигналу строго визначеної величини (уставки реле); його точність нормується і весь час присутній у вхідному колі реле.

Основною електромеханічних реле є характеристика керування (релейна характеристика), яка являє собою залежність величини вихідного сигналу Y від вхідної (діючої) величини X. Типові релейні характеристики надані на рис. 1.1.

Рисунок 1.1 - Типові релейні характеристики.

При плавному підвищенні вхідного сигналу Х вихідна величина Y не змінюється до тих пір, поки величина вхідного сигналу не досягне величини спрацьовування Xспр. При X = Xспр відбувається спрацьовування реле, внаслідок чого відбувається стрибкоподібне змінювання вихідної величини від мінімального значення Yмін до максимального Yмакс або навпаки. При зменшенні вхідного сигналу вихідна величина не буде змінюватись до тих пір поки величина вхідного сигналу не знизиться до величини відпускання Xвідп. При X = Xвідп відбувається

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

6

відпускання реле, внаслідок чого також відбувається стрибкоподібне

змінення вихідної величини від Yмакс до Yмін або навпаки. Основними параметрами електромеханічних реле є:

а) коефіцієнти:

- звороту, який являє собою відношення параметра відпускання до параметра спрацьовування

кзв = Xвідп ,; Xспр

- запасу, відповідно, відношення номінального (робочого) вхідного сигналу до величини спрацьовування

кз = Xр ; Xспр

-підсилення - відношення потужності вихідного (комутуємого) кола до потужності вхідного сигналу спрацьовування

кп = Рвих ;

Рспр

-розмноження кіл - відношення кількості вихідних (що керуються) кіл до кількості вхідних кіл

кр.к = nвх , nвих

б) чутливість - є одним з важливіших параметрів реле; визначається мінімальною потужністю вхідного кола, необхідного для спрацьовування реле

Pспр = Uспр × Iспр ;

для високочутливих реле Pспр < 0,01 Вт; для чутливих Pспр < 0,1 Вт; для

нормальних Pспр > 0,1 Вт.

в) механічна та комутаційна зносостійкість, яка визначається кількістю комутацій відповідно без урахування навантаження у комутуємому колі і з урахуванням навантаження при заданих параметрах комутуємого кола: Uо - напруги живлення; Iо - комутуємого струму; τ - електромагнітна постійна часу τ для кіл постійного струму (cosφ - для кіл змінного струму).

В залежності від принципу дії електромеханічні реле можна поділити на такі основні групи: електромагніті, магнітоелектричні, електродинамічні, індукційні, електротеплові тощо. Найбільш широке роз-

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

7

повсюдження, як серед логічних так і серед вимірювальних, набули електромагнітні реле з магнітними системами постійного і змінного струму.

Основними недоліками звичайних електромагнітних реле є відносна складність конструкції, великі габарити, низька чутливість, мала швидкодія, а також підвладність контактів шкідливому впливу атмосферного повітря. Спроби усунути вплив атмосфери на контакти реле, розмістивши магнітну систему з контактами у герметичному об'- ємі не дали позитивних результатів.

Вказаних недоліків позбавлені так звані герконові реле, які мають значно більшу чутливість (приблизно 50-150 мВт), більш високу швидкодію (0,5-2 мс), а також значно менші габарити. Це досягається поєднанням функцій магнітного кола і контактної системи. Комутаційними елементами в герконових реле є так звані герметизовані магнітокеровані контакти - геркони.

Геркон представляє собою автономний контактний об`єкт, що змінює своє положення під впливом керуючого магнітного поля і не потребує механічної дії. Основні переваги герконів це: висока комутаційна зносостійкість (106- 109); малий і стабільний опір контактів; висока стійкість до короткочасних перевантажень; низька вартість. До їх недоліків можна віднести: невелику пробивну напругу між контактами, схильність до впливу зовнішніх магнітних полів, малі комутуємі потужності, наявність вібрації при замиканні контактів.

Предметами дослідження у роботі є найбільш росповсюджені у пристроях автоматики та релейного захисту електромагнітні проміжні реле типу РП-23 і проміжні герконові реле РПГ. Проміжні реле - це логічні реле з ненормованою витримкою часу, які призначені для передачі сигналу з одного кола в інше. Без проміжних реле не можливо побудувати жодної схеми електропривода, автоматики, телемеханіки, електрозв`язку тощо. Вони дозволяють здійснити необхідну взаємодію і потрібну послідовність у роботі окремих елементів схеми, підсилення вхідного сигналу, розмноження електричних кіл та інші функції.

1.3 Опис лабораторної установки

Елементи, що досліджуються у роботі розташовані на передній з`ємній гетинаксової панелі. Принципова електрична схема дослідження реле РП-23 показана на рис. 1.2.

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

8

Рисунок 1.2 - Електрична схема дослідження реле РП-23

Схема містить у собі стандартний блок живлення та схему лабораторної установки. Схема лабораторної установки складається з кола керування, яке містить у собі обмотку досліджуємого реле К1 та настільний миліамперметра РА, і силового кола, що складається з контактів досліджуємого реле К1, резистора навантаження Rн і лампочки HL, що сигналізує про спрацьовування досліджуємого реле. Лабораторна установка підключається до блоку живлення за допомогою коротких провідників.

Принципова схема дослідження герконового реле РПГ показана на рис 1.3, вона також складається зі стандартного блоку живлення і лабораторної установки. Схема лабораторної установки складається з кола керування, яка містить обмотку досліджуємого реле К2 та настільного амперметра РА, і силового кола, яке складається з паралельно з`єднаних герконів К2.9...К2.10 з лампочками HL9...HL10, що сигналізують про спрацьовування герконів, і резисторів навантаження

R1…R10.

1.4Завдання

1.4.1Вивчити конструкцію проміжного реле РП-23; скласти ескіз магнітної системи; визначити кількість вхідних та вихідних кіл; записати паспортні дані реле.

1.4.2Експериментально визначити струми і напруги спрацьовування і відпускання реле РП-23, а також робочий струм кола керування; за отриманими даними побудувати характеристику керування реле РП-23 (залежність напруги на навантаженні силового кола від струму

уколі керування).

1.4.3За експериментально отриманими у п. 1.4.2 даними розра-

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

9

хувати коефіцієнти звороту, запасу, підсилення, розмноження кіл, а також потужність спрацьовування реле і зробити висновок про чутливість реле РП-23.

Рисунок 1.3 - Електрична схема дослідження реле РПГ.

1.4.4Вивчити конструкцію проміжного герконового реле РПГ; скласти ескіз його магнітної системи; визначити кількість вхідних та вихідных кіл; записати паспортні дані реле.

1.4.5Експериментально визначити мінімальне, максимальне і середнє значення струмів, напруг, м.р.с. і потужностей спрацьовування і відпускання реле РПГ, а також робочий струм у колі керування; за отриманими даними побудувати характеристику керування реле РПГ (залежність напруги на навантаженні силового кола від струму у колі керування.

1.4.6За експериментально отриманими у п. 1.4.5 даними розрахувати коефіцієнти звороту, запасу, підсилення, розмноження кіл, а також мінімальну потужність спрацьовування і зробити висновок про чутливість реле РПГ.

1.5Методичні вказівки

1.5.1 Вивчення конструкції реле РП-23 здійснюється безпосередньо по досліджуємому реле, змонтованому на лабораторній панелі, а також за зразками, що розташовані на стелажах шафи за вказівками викладача.

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

10

1.5.2 Для виконання п. 1.4.2 завдання необхідно:

а) підключити лабораторну установку до блоку живлення, з`єднавши за допомогою коротких провідників відповідно клеми: 0-0, 1-1, 6-6, 7-7; а також підключити настільний універсальний прилад до клем 24 і 25 лабораторної установки і встановити його в режим амперметра з потрібними межами вимірювання;

б) вивести автотрансформатор Т на нуль;

в) увімкнути автомат SF і, плавно підвищуючи напругу живлення (за допомогою автотрансформатора Т), зафіксувати струм і напругу спрацьовування реле (по запалюванню сигнальної лампочки HL); напруга спрацьовування реле визначається за показаннями щитового вольтметра PV2;

г) після спрацьовування реле довести напругу на обмотці реле до робочого (220 В) и зафіксувати робочий струм;

д) знижуючи напругу живлення зафіксувати струм і напругу відпускання реле (по згасанню сигнальної лампочки HL);

е) вивести автотрансформатор Т на нуль і повторити дослід ще два рази; дані експерименту занести до табл. 1.1;

Таблиця 1.1 - Експериментальні дані досліджнння реле РП-23

ж) вивести автотрансформатор Т на нуль, вимкнути автомат SF узгодити отримані експериментальні дані з викладачем;

з) розібрати схему, зняти усі перемички.

1.5.3При виконанні п.1.4.3 завдання можна скористатись формулами підрозділу 1.2. Параметри комутуємого кола прийняти таки-

ми: Uо = 220 В; Iо = 5 А.

1.5.4Вивчення конструкції проміжного герконового реле РПГ здійснюється безпосередньо по досліджуємому реле, що змонтований на лабораторній панелі, а також по демонстраційним зразкам інших лабораторних робіт за вказівками викладача; для визначення обмоточних даних зняти кришку досліджуємого реле.

1.5.5Для виконання п. 1.4.5 завдання необхідно:

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com