Причина вибрации и борьба с ней
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования
ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт энергетики
Кафедра электрических станций, сетей и систем
Прикладная физика в электроэнергетике
Отчет по лабораторной работе №2
Испытание электромагнитного реле напряжения
Серии РН-54
Выполнили студенты группы :
______________________________________
Фамилия Имя Отчество Подпись
______________________________________
Фамилия Имя Отчество Подпись
______________________________________
Фамилия Имя Отчество Подпись
Проверил: к.т.н., доцент ________________________________ Г.П. Муссонов
Иркутск 2017
Цель работы: изучение конструкции, принципа действия и исследование характеристик реле напряжения серии РН-54.
Требования техники безопасности
ЗАПРЕЩАЕТСЯ подавать напряжение на схему до проверки её преподавателем.
После подачи напряжения на стенд ЗАПРЕЩАЕТСЯ производить любые операции с соединительными проводами. Все изменения схемы, связанные с выполнением заданий предусмотренных в лабораторной работе, выполнять при отключённом стенде.
На рабочем столе стенда кроме реле серии РН-54, ЛАТРа и соединительных проводов, собранных в схему, не должно быть посторонних предметов. Гаечный ключ и отвёртка должны лежать на верху стенда.
|
|
|
Движок автотрансформатора должен быть повёрнут против часовой стрелки в крайнее левое положение.
После окончания лабораторной работы необходимо отключить стенд, разобрать схему, соединительные провода повесить или положить на место и привести рабочее место в порядок.
Особые условия, оборудование и принадлежности
Перед началом работы проверить затяжку контргаек, фиксирующих на цоколе реле шпильки для присоединения проводов. При покачивании и проворачивании шпилек неизбежен плохой контакт соединения, приводящий к дрожанию стрелки прибора и увеличению погрешности измерения.
Для проведения лабораторной работы на стенде в аудитории В-212 необходимы: реле серии РН-54, ЛАТР, соединительные провода, гаечный ключ и отвёртка.
Для проведения лабораторной работы на комплектном устройстве У5052 в аудитории В-016 ЛАТР не требуется.
Основные понятия
Реле напряжения, испытания которого предстоит выполнить в данной лабораторной работе, относится к электромеханическим реле. Реле напряжения серии РН-54 являются чувствительным (управляющим) элементом релейной защиты. Поэтому для увеличения чувствительности и быстродействия якорь реле максимально облегчён и выполнен в виде тонкой Г-образной стальной пластины. Якорь в зазоре движется поперёк линий магнитного потока. На оси якоря закреплены два подвижных контакта в виде мостика, осуществляющие коммутацию неподвижных пар нормально замкнутых и нормально разомкнутых контактов.
|
|
|
Работа реле напряжения, предлагаемые для испытания в данной лабораторной работе, основана на электромагнитном принципе. В реле используется П-образный магнитопровод, на котором располагается одна катушка, состоящая из большого числа витков, которые не входят на один стержень. Поэтому катушка намотана тонким медным проводом на двух бобинах, которые располагаются на обоих стержнях магнитопровода, и предназначена для создания магнитного потока в зазоре.
При протекании тока по обмотке реле электромагнитный момент МЭстремится притянуть якорь к полюсам электромагнита. Этому препятствует механический момент ММ, обусловленный сопротивлением пружины. При токе, равном току срабатывания, электромагнитный момент МЭ превысит противодействующий механический момент ММ, якорь реле повернётся и своим подвижным контактом, связанным с ним, разомкнёт одну пару и замкнёт другую пару неподвижных контактов.
|
|
|
Напряжение срабатывания или напряжение уставки U у регулируется изменением натяга спиральной противодействующей пружиной, и фиксируются указателем на шкале в виде уставок. Весь диапазон уставок, который представлен на шкале прибора, устанавливается за счёт изменения натяга пружины.
Шкала уставок реле проградуирована для подключения одного сопротивления, клеммы 12 и 8 реле (см. рис. 1). При подключении двух сопротивлений, клеммы 12 и 6 реле (см. рис. 1) напряжение срабатывания реле возрастает в два раза. И значения уставок напряжения срабатывания, установленных на шкале реле, нужно умножать на два.
Изменения напряжения, приложенного к катушке реле в сторону его увеличения или уменьшения, осуществляется с помощью ЛАТРа, путём вращения его ручки против или по часовой стрелки, соответственно.
Реле напряжения РН-54 в устройствах релейной защиты применяют как реле минимального напряжения. В нормальном рабочем режиме реле напряжения РН-54 всегда под напряжением, то есть оно сработало. Если в защищаемой сети напряжение снизится ниже допустимого уровня, установленного уставкой, то есть меньше напряжения срабатывания U СР, реле сработает. На деле оно отключается, но при этом его нормально закрытый контакта замыкается и включает нужные элементы релейной защиты.
|
|
|
Напряжение срабатывания U СР реле серии РН-54 – это минимальное значение напряжения, при котором реле замыкает свои контакты. Условие срабатывания реле серии РН-54 – это равенство электромагнитного момента МЭ и механического момента сопротивления пружины ММ. На самом деле это точка неустойчивого равновесия. При их равенстве любое увеличение зазора между якорем и магнитопроводом, вызванное вибрацией или температурным расширением, приводит к мгновенному срабатыванию реле. Это приводит потому, что электромагнитный момент МЭ уменьшается пропорционально квадрату изменения величины зазора, а механический момент сопротивления пружины ММ – прямо пропорционально. Из математики известно, что для значений больших единицы квадратичная зависимость изменяется быстрее, чем линейная.
При снижении приложенного напряжения к обмотке реле происходит уменьшение электромагнитного момента МЭ, и под действием механического момента сопротивления пружины РМ. подвижная система реле срабатывает. Минимальное значение напряжения, при котором реле срабатывает, то есть реле отключается, и якорь возвращается в положение, в котором он лежит в упаковке на складе, называется напряжением срабатывания U СР. Наибольшее значение напряжения, при котором реле притягивается, и размыкает свои нормально закрытые контакты, называется напряжением возврата реле U ВР.
Отношение напряжения возврата U ВР к напряжению срабатывания U СР называется коэффициентом возврата КВ = U ВР / U СР. В эксплуатации значение коэффициента возврата должен быть не более 1,22. Коэффициент возврата характеризует способность реле к повторному включению и состояние подвижных механических элементов реле. При значении коэффициента возврата выше 1,22 необходима профилактика подвижных механических элементов реле.
Причина вибрации и борьба с ней
Вибрация обусловлена тем, что при прохождении в катушках реле переменного тока i = Im sin w t электромагнитный момент Рэ, обеспечивающий поворот якоря реле, пропорционален квадрату тока
Рэ = n ∙ i 2,
где n – коэффициент пропорциональности, учитывающий количество витков катушки реле, размеры якоря и геометрию магнитопровода, по которому протекает магнитный поток, создаваемый током i;
i – мгновенное значение переменного тока.
Квадрат тригонометрической функции sin w t имеет пульсирующий характер от нуля до единицы, поэтому электромагнитный момент Рэ также имеет пульсирующий характер от нуля до максимального значения, обусловленного текущим значением тока и конструкцией реле. Таким образом, электромагнитный момент Рэ не зависит от направления тока в обмотке, а электромагнитные реле могут быть использованы как на постоянном, так и на переменном токе.
Плавную регулировку напряжения срабатывания у реле серии РН-54 (рис. 1) осуществляют перемещением указателя уставок, который представляет собой рычаг, который поворачивается соосно с осью якоря под действием усилия приложенного человеком. Меняя уставки напряжения срабатывания U У, то есть, перемещая этот рычаг, мы тем самым изменяем степень закрутки спиральной пружины, которая закреплена на другом конце рычага. А другой конец спиральной пружины закреплён на подвижном якоре. При перемещении указателя уставок на величину х в сторону увеличения напряжения срабатывания, механический момент сопротивления пружины РМ, в соответствии с законом Гука, увеличивается на величину kx. И, наоборот, при перемещении указателя уставок на величину х в сторону уменьшения напряжения срабатывания, механический момент сопротивления пружины РМ уменьшается на величину kx (k – жёсткость пружины). Таким образам, механический момент сопротивления пружины РМ не зависит от приложенного напряжения, то есть имеет постоянное значение соответствующее выбранной уставке напряжения срабатывания реле U У. Учитывая, что действию пульсирующего электромагнитного момента РЭ противодействует постоянный механический момент сопротивления пружины РМ, их разность имеет знакопеременный характер, что и обуславливает вибрацию контактов.
С вибрацией контактов в реле серии РН-54 борются двумя способами. Во-первых, с помощью специальной конструкции неподвижных контактов, обеспечивающей, при колебании якоря с подвижным контактным мостиком, скольжение подвижного контактного мостика до 2 мм по двум неподвижным контактам, которые этот мостик замыкает, без разрыва электрической цепи. Во-вторых, катушка реле, расположенная на двух стержнях магнитопровода, запитана через диодный или выпрямительный мост, напряжение к которому подводится через один или два добавочные резисторы. Диодный мост обеспечивает двухполупериодное выпрямление напряжения, а пульсации сглаживает индуктивность самой катушки. Таким образом, катушка питается постоянным напряжением, этим при любой уставке обеспечивается постоянство электромагнитного момента РЭ, поэтому в отличие от реле тока реле напряжения не имеет механического гасителя вибрации якоря.
Резисторы выполняют две роли, одна из которых – это увеличение скорости и надёжности срабатывания реле, другая – увеличение диапазона изменение уставок в два раза при подключении второго резистора. С увеличением в два раза диапазона изменение уставок понятно. В электрической цепи при последовательном подключении двух резисторов (или сопротивлений) для обеспечения тока или электромагнитного момента РЭ такой величины, что и при одном резисторе, необходимо вдвое увеличить приложенное напряжение. Сопротивлением обмотки реле пренебрегают.
Увеличение скорости и надёжности срабатывания осуществляется следующим образом. В течение срабатывания реле происходит уменьшения воздушного зазора и соответствующего уменьшения магнитного сопротивления потоку. Это приводит к увеличению индуктивности L обмотки реле, так как индуктивность катушки пропорциональна магнитной проницаемости сердечника, а уменьшение воздушного зазора эквивалентно увеличению толщины сердечника. Таком образом, индуктивное сопротивления обмотки реле ХР увеличивается, что, в свою очередь, приводит к снижению тока i через катушку при неизменном приложенном напряжении U Р и, как следствие, к уменьшению электромагнитного момента РЭ. Якорь под действием пружины начинает идти обратно, что увеличивает зазор, и якорь начинает «плавать».
В результате при втягивании якоря не происходит надёжного замыкания контактов, вследствие чего в условиях срабатывания подвижная система реле начинает работать неустойчиво. В течение возврата происходит аналогичная ситуация.
Поэтому, для обеспечения надёжного срабатывания и возврата, в реле напряжения последовательно с обмоткой включается добавочное активное сопротивление R, величина которого в несколько раз больше индуктивного сопротивления обмотки. При этом изменение индуктивного сопротивления обмотки реле ХР уже не оказывает заметного влияния на ток i в момент срабатывания или возврата реле. Кроме обеспечения надёжного монотонного изменения электромагнитного момента РЭ при ходе якоря, сопротивление R исключает влияние на уставку реле изменений температуры обмотки и частоты ω.
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 734; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!