Изучение электромагнитных реле, автоматики, телемеханики и связи

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Иркутский государственный университет путей сообщения»

ЗАБАЙКАЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

- филиал федерального государственного бюджетного образовательного

учреждения высшего профессионального образования

«Иркутский государственный университет путей сообщения»

(ЗабИЖТ ИрГУПС)

Факультет «Заочный»

Кафедра «Электроснабжение»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 по дисциплине:

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АВТОМАТИКИ, ТЕЛЕМЕХАНИКИ

на тему: « ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ РЕЛЕ, АВТОМАТИКИ, ТЕЛЕМЕХАНИКИ И СВЯЗИ»

ВЫПОЛНИЛ Студент гр.СОД.1.11-12

Шифр Ч-11-СОД.1-409к Мишульский О.Г

ПРОВЕРИЛ: преподаватель Емельянов А.Г.

Чита 2014

Лабораторная работа №1 Изучение электромагнитных реле, автоматики, телемеханики и связи

Задание 1 Изучить нейтральные реле различных типов

Электромагнитное реле - это коммутационный прибор, в котором для коммутации электрических цепей используются механические контакты, а управление состоянием контактов осуществляется путем изменения магнитного потока. Реле, которое действует независимо от направления тока в обмотке, называется нейтральным. Нейтральное реле состоит из следующих элементов: катушки или обмотки, которая создает магнитный поток; сердечника; ярма; подвижной части, называемой якорем, которая приводится в действие электромагнитным потоком, в свою очередь взаимодействует на исполнительный орган - контакты. При отсутствие тока в обмотке реле, якорь находится в отпавшем положении и при прохождении тока через обмотку сердечника, намагничивается и переключает контакты.

Порядок выполнения задания 1.

1. Определить элементы реле типа НМШ (нейтральное, малогабаритное, штепсельное). Выяснить отпадание якоря с момента выключения тока в обмотке. Выяснить назначение бронзового упора на якоре реле.

2. Ознакомиться с устройством реле типа НМШМ (нейтральное, малогабаритное, штепсельное, медленнодействующее). Выяснить, как достигает замедление на отпадание реле.

3. Выяснить элементы реле типа НМШТ (нейтральное, малогабаритное, штепсельное с термовключателем).

4. Ознакомиться с конструкцией реле типа НМПШ (нейтральное, малогабаритное, пусковое, штепсельное).

Выполнение задания 1.

Реле типа НМШ (нейтральное, малогабаритное, штепсельное).

Назначение Реле предназначены для осуществления электрических зависимостей в устройствах автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1 Реле типа НМШ 1

Нейтральные малогабаритные штепсельные реле постоянного тока типа НМШ (рисунок. 1) имеют следующие основные части: 1 -- основание; 2 -- катушки; 3 -- сердечник; 4 -- якорь; 5 -- ручка; 6 -- тыловой контакт; 7 -- фронтовой контакт; 8 -- общий контакт; 9 -- колпак; 10 -- ярмо; 11 -- штырь направляющий.

2. НМШМ (нейтральные малогабаритные штепсельные медленнодействующие на отпускание) - реле постоянного тока.

Основные части реле аналогичны НМШ. Имеет две катушки. Одна катушка из красной меди, а вместо другой катушки помещается сплошная медная гильза. Медная гильза устанавливается при больших замедлениях на отпускание якоря на месте первой катушки.

3. НМШТ (нейтральное, малогабаритное, штепсельное с термовключателем) - реле постоянного тока.

Назначение. Реле предназначены для осуществления электрических зависимостей в устройствах автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте, где необходимо иметь большое замедление на притяжения якоря реле.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис 2 Реле типа НМШТ-900/900

Конструктивные особенности.

1-Основание; 2- 2 катушки, намотанных на шпули (шпули изготовлены из фенопласта); 3- сердечник; 4- якорь; 5- ручка; 6- тыловой контакт; 7- фронтовой контакт; 8- общий контакт; 9- колпак; 10- ярмо; 11- штырь направляющий. Внутри реле установлен термовключатель.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Обмотки реле НМШТ могут быть включены последовательно и параллельно. Для последовательного включения обмоток устанавливаются перемычки между выводами 2-8, для параллельного между выводами 1-2 и 3-4.

4. Реле типа НМПШ (нейтральное, малогабаритное, пусковое, штепсельное) постоянного тока.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3 Реле типа НМПШ -900

Назначение. Предназначено для коммутации цепей постоянного и переменного тока повышенной мощности в устройствах железнодорожной автоматики и телемеханики Конструкция реле аналогично реле типа НМШ, но имеет усиленные контакты.

Вывод

В ходе выполнения лабораторной работы, мы ознакомились с реле постоянного тока типа НМШ, НМШМ, НМШТ, НМПШ. Изучили их элементы, конструктивные особенности. Рассмотрели их применение.

Лабораторная работ № 2 Электрические и временные характеристики реле

Цель работы:

1. Изучить переходные процессы при срабатывании и отпускании реле.

2. Познакомится с методикой измерений временных параметров реле.

3. Исследовать конструктивные и схемные способы измерения этих параметров.

Теоретические сведения.

Время срабатывания и отпускания реле. Быстродействие устройств автоматики, использующих электромагнитные реле, зависит от скорости реакции на управляющий сигнал. Эту скорость принято оценивать временем срабатывания t(ср) и временем отпускания t(от).

Время срабатывания t(ср)- это время от момента подачи сигнала напряжения на катушку реле до момента надежного замыкания фронтовых контактов.

Время отпускания t(от) - это время от момента прекращения подачи напряжения на катушку до момента надежного замыкания тыловых контактов.

Для рассмотрения переходных процессов электрическую схему замещения реле можно представить в виде последовательно соединенных индуктивностей L и активного сопротивления R. Ключ S1 замыкает и размыкает цепь обмотки, ключ S2 шунтирует ее.

Электрические процессы, происходящие при изменении состояния реле, иллюстрируются.

Размещено на http://www.allbest.ru/

а) б)

Рисунок. 1.2

Переходной процесс при срабатывании можно разделить на 3 этапа.

· Первый этап начинается с момента включения обмотки (замыкание S1). На данном этапе якорь остается неподвижным, так как создаваемое током тяговое усилие fТ еще не превышает противодействующую механическую силу Fм. Ток в обмотке начинает возрастать по экспоненциальному закону:

I=Iуст(1-e^-t/T1)

где Iуст=U/R - это постоянная времени при опущенном якоре;

T1=L/R - это установившееся значение тока в обмотке

Индуктивность обмотки в различные моменты времени различны зависимости от положения якоря: при опущенном якоре примем L=L', а при притянутом L=L”.

При равенстве сил fT=fM ток достигает значения тока трогания и начинается движение якоря, точка А на кривой.

I_ТР=Iуст(1-e^-tmp/T1)

I_ТР=Т1*ln Iуст/Iуст-I_ТР

· Второй этап характеризуется перемещением якоря из нормального состояния в состояние, соответствующее замыканию фронтовых контактов. Начиная с момента движения якоря, воздушный зазор между якорем и сердечником уменьшается, индуктивность увеличивается за счет уменьшения магнитного сопротивления воздушного зазора и, если процесс происходит достаточно быстро, то, в силу стремления системы удержать поток сцепления Li на прежнем уровне, ток должен падать. В реле с замедлением уменьшение тока компенсируется его нарастанием за счет увеличения тока источника. Однако, якорь не останавливается, так как для дальнейшего движения при уменьшенном зазоре достаточна меньшая сила тока.

Точка В на кривой соответствует замыканию фронтовых контактов. Процесс изменения тока в течение времени движения t_flB описывается не линейным дифференциальным уравнением, решение которого затруднительно. Приближенно можно считать что

Tдв=(0.1+0.3)*tтр

· Третий этап срабатывания реле начинается с момента притяжения якоря и заканчивается, когда ток I достигает установившегося значения. Если величина тока достаточно велика, то магнитная система реле насыщается, L уменьшается, и ток нарастает несколько быстрее, чем по экспоненциальному закону. Таким образом, время срабатывания реле

Tср= Tтр+ Tдв.

Если выполняется условие 4, то обычно можно принять tтр= tср, а

tcр= tтр=T1* ln*(K3/K3-1),

где K3= Iуст/ Iср - коэффициент запаса при срабатывании.

Рассмотрим процесс отпускания якоря реле, характер которого существенно зависит от способа выключения обмотки. Время отпускания как функция тока состоит из времени трогания tтр зависящего от скорости спадания тока и времени механического перемещения якоря tАВ:

Tст= Tтр+ Tдв.

При выключении цепи обмотки обрывом сопротивления ключа ток скачкообразно возрастает до очень большой величины. Если параллельно обмотке или ключу не подключен искрогасительный контур, создающий цепь для тока ЭДС самоиндукции, то ток в обмотке спадает от Iуст до нуля, практически мгновенно, и время отпадания якоря Tст практически равно времени движения:

Tот?Tдв

При выключении обмотки реле шунтированием (поскольку потокосцепление мгновенно уменьшится не может) по обмотке реле через ключ S₂ будет протекать ток самоиндукции, который имеет такое же направление, что и основной ток. Он будет уменьшаться по экспоненте:

i = I_УСТ * e -^(t/T₂⁾_,

где T₂= L”/R.

Якорь реле начинает отходить от сердечника в момент, когда тяговое усилие f_T будет меньше, чем противодействующее f_m, т.е. f_T<f _M.

Ток, при котором начинается отход якоря от сердечника, соответствует току трогания (точка А на рис. 2.2, б):

i_ТР = I_УСТ * e -^(t_ТР^/T₂⁾_,

тогда t _ТР=T₂ * ln I_УСТ/I_ТРn.

С этого момента начинается возвратное движение якоря, при котором магнитное сопротивление увеличивается, индуктивность L увеличивается. Магнитный поток резко падает, при этом в обмотке реле индуцируется дополнительное напряжение, и величина ЭДС и тока самоиндукции несколько возрастает.

Точка В на кривой (рис. 2.2, б) соответствует возвращению якоря и замыканию тыловых контактов. После отпускания якоря ток самоиндукции продолжает медленно снижаться до нуля с постоянной времени:

Т₁=L₁/R.

Время движения при отпускании якоря значительно меньше времени трогания t_TP>t_ДВ, поэтому

t_ОТ>>t_TP=T₂*ln I_УСТ/I_ОТ=Т₂*ln K₃/K_в,

где Кв=I_OT/I_CP - коэффициент возврата реле.

К₃= I_УСT/I_CP - коэффициент задержки включения реле.

Способы изменения временных параметров реле

При проектировании релейно-контактных схем необходимо согласовать временные параметры всех реле, для чего используются различные способы ускорения и замедления реле. Время срабатывания и отпускания реле можно изменять в широких пределах, используя зависимости времени трогания от коэффициента запаса и постоянного времени. Из выражения (2.11) видно, что с увеличением установившегося тока I_УСТ, то есть K_3, время t_TP при срабатывании уменьшается, а при отпускании увеличивается. Однако чрезмерное увеличение тока I_УСТ с целью уменьшения t_СP приводит к перегреву обмотки реле и связано с непроизводительным расходованием электроэнергии. Для устранения этих недостатков используется схема включения реле, приведенная на рис. 2.3. Напряжение питания выбирается таким, чтобы обеспечить достаточно большой рабочий ток через обмотку реле. Однако, когда реле срабатывает, его контакты включают в цепь обмотки сопротивления R, снижающие ток в обмотке и исключающие ее длительную перегрузку. В некоторых пределах на величину t_TP можно воздействовать изменением хода якоря. Чем меньше воздушный зазор между якорем и сердечником в исходном состоянии реле (рис. 2.3), тем больше величина L, а следовательно, и t_TP. Для повышения быстродействия реле необходимо уменьшить вихревые токи в сердечнике, поскольку они задерживают нарастание или спадание магнитного потока. Поэтому у быстродействующих реле постоянного тока сердечники собираются из пластин или прутиков стальной проволоки.

Остановимся подробнее на некоторых конструктивных и схемных способах, позволяющих изменять временные параметры реле.

Рис. 2.3 Схема с использованием резистора

Конструктивные способы

Среди конструктивных способов наибольшее распространение получил способ замедления действия реле вихревыми токами i_ВО, возникающими в замкнутом витке или конструктивном замедлителе при изменении потока в сердечнике (магнитное демпфирование). Эффективность замкнутой вспомогательной обмотки или конструктивного замедлителя зависит от их постоянных времени t_ВО и t_З соответственно, которые суммируются с постоянной времени основной обмотки t. Чем больше эти величины, тем больше эффект замедления. Увеличение t_ВО достигается использованием материала с низким удельным сопротивлением и увеличением площади поочередного сечения витка. Конструктивным замедлителем называют короткозамкнутые витки, выполненные в виде массивных медных гильз МГ, шайб, медных каркасов для обработки и изготовления из электрической чистой меди. Медную гильзу МГ (рис. 2.4) можно разместить внутри обмотки реле О, снаружи ее или надеть на конец сердечника. МГ дают замедление как на притяжение, так и на отпадание якоря, но в разной степени. Это связано с тем, что при отключении (якорь притянут) вихревые токи больше, чем при включении (при притянутом якоре магнитная цепь имеет меньшее сопротивление, и магнитный поток больше). Если необходимо увеличить в основном t_ОТ реле, то МГ устанавливают на сердечнике вблизи якоря ( рис. 2.4). При этом до срабатывания реле из-за наличия потока утечки Фу - магнитный поток между якорем и сердечником - меньше, чем у основания сердечника, и на t_СР установка гильзы снижается в меньшей степени. При притянутом якоре магнитное сопротивление воздушного промежутка мало. Весь поток протекает через тот промежуток, и вихревые токи в гильзе при выключении значительны. Для дополнительного увеличения t_СР МГ устанавливают около ярма МГ.

Рис. 2.4 Варианты конструкции реле

Для коммутации цепи вспомогательной обмотки, чтобы изменять только один из параметров t_СР или t_ОТ , могут использоваться контакты самого реле (рис 2.5. а, б) с включением диода, который обеспечивает прохождение тока i_во только в одном направлении.

Рис. 2.5 Способы включения обмоток реле

Для регулирования t_СР и t_ОТ можно использовать переменный резистор (рис2.5 д). При увеличении от 0 до 00 постоянная t_во уменьшается от максимальной величины до 0, и временные параметры реле изменяются в широких пределах.

Схемные способы.

Эти способы основаны либо на изменении постоянной времени цепи обмотки реле подключением дополнительных элементов, либо на использовании двухобмоточных реле.

Наиболее простой способ ускорения- включение добавочного сопротивления К_доб в цепь обмотки (рис 2.6) с одновременным повышением напряжения питания таким, чтобы величина I_УСТ оставалась неизменной.

В этом случае постоянная схема:

Т_СХ=L/R_СХ + R рт = L/R

Рис. 2.6 Ускорение срабатывания реле

Еще большее ускорение получается, если добавочное сопротивление зашунтировать конденсатором. За счет зарядочного тока конденсатора ток в обмотке быстрее достигает I_ТР. Установившееся значение тока не меняется.

Для ускорения срабатывания можно предварительно намагничивать вторичную обмотку (рис. 2.7), но так, чтобы создаваемый той обмоткой магнитный поток был недостаточен для удержания якоря (IW_II)<(IW)_ОТ

Срабатывание реле происходит при включении первой обмотки. Для уменьшения времени отпускания t_СТ применяется, в основном, двухобмоточное реле (рис.2.8). Обмотка II до размыкания основного контакта S дополнительным контактом В подключается к источнику питания. Протекающий по ней встречный ток уменьшает магнитный поток в сердечнике и [(IW)_I - (IW)_II]> (IW)_{OT .} При выключении обмотки поток в сердечнике быстро уменьшается за счет действия обратной по знаку магнитодвижущей силы МДС обмотки II (IW_II <(IW)_OT. В схеме, приведенной на рис. 2.9, замедление при срабатывании достигается применением двухобмоточного реле с равным числом витков и встречным включением обмоток. При размыкании цепи встречного убывающего потока ускоряется отпускание якоря.

Рис. 2.7 Схема предварительного намагничивания реле

Рис. 2.8 Схема двухобмоточного реле

Рис. 2.9 Схема замедления срабатывания реле

В схеме, изображенной на рис. 2.10, последовательно с обмоткой реле включена индуктивность L_ДОП малым активным сопротивлением R_ДОП. В результате

ТСХ = L_ДОП + L / R_ДОП + R >Т= L/R.

Рис. 2.10 Схема включения дополнительной индуктивности

Следовательно, эта схема позволяет увеличить t_СР. В схеме на рис.2.11 параллельно обмотке реле включают бареттор с положительным значением температурного коэффициента. Это позволяет увеличить время срабатывания, так как до разогрева нити бареттора её сопротивление мало. После разогрева бареттора его шунтирующее действие уменьшается, и реле срабатывает, контактом Р отключая бареттор.

Рис. 2.11 Схема включения бареттора

На рис. 2.12 приведена схема, в которой обмотка реле шунтирована диодом, включенным навстречу току источника. Схема позволяет увеличить время отпадания реле, так как после размыкания цепи через этот диод за счет электромагнитной энергии, накопленной в обмотке, протекает ток. Этот ток поддерживает убывающий магнитный поток, создавая замедление на отпадание. Диод также устраняет искрение на контактах при выключении обмотки реле.

Большие замедления (несколько секунд) можно получить в схеме с конденсатором, включенном параллельно обмотке (рис. 2.13).

Рис. 2.12 Схема увеличения времени отключения

Рис. 2.13 Схема увеличения времени отключения при помощи конденсатора

Замедление получается за счет токов разряда конденсатора. Недостаток схемы - большие зарядные токи через контакт S, которые могут вызвать его искрение. Для уменьшения зарядного тока последовательно с С включается резистор. В этой схеме приходится рассчитывать емкость, чтобы процесс разряда не носил колебательный характер. Время срабатывания в этой схеме тоже увеличивается.

Вывод

При выполнении данной лабораторной работы изучили переходные процессы при срабатывании и отпускании реле, ознакомились с методикой измерения временных параметров реле, исследовали конструктивные и схемные способы измерения этих параметров.

Лабораторная работа №3 Изучение маркировки и условных обозначений реле

реле автоматика телемеханика электрический

Цели работы:

1. Изучить особенности маркировки и условных обозначений реле первого и низшего классов надежности.

2. Расшифровать приведенные в таблице 2 типы реле и указать их условные обозначения согласно выбранного варианта.

1. Электромагнитное реле - это коммутационный прибор, в котором для коммутации электрических цепей используются механические контакты, а управление состоянием контактов осуществляется путем измерения магнитного потока. Применяемые в устройствах железнодорожной автоматики и телемеханики реле имеют специальную маркировку (условное наименование), состоящие из букв и цифр, занимающих определенное место в обозначении.

Первая буква или сочетание двух первых букв в обозначении указывают на физический принцип действия реле: Н - нейтральное, П - поляризованное, К - комбинированное, СК - самоудерживающее комбинированное, И - импульсное, ДС- индукционное переменного тока (двухэлементное секторное). Буква М, стоящая на втором месте в условном обозначении штепсельных реле, указывает на малогабаритное исполнение реле в отличии от ранее выпускавшихся больших штепсельных реле, в которых буква М отсутствует. Буква М отсутствует также у малогабаритных реле автоблокировки, у которых буква А обозначает, что это реле автоблокировки малогабаритное. У пусковых реле в условном наименовании имеется буква П, а у реле с выпрямителями - буква В.

Конструкция реле, которая характеризуется, в основном, видом электрического контактного соединения с другими приборами, обозначается буквой Ш (штепсельное) или Р (реле с разборным болтовым соединением).

У медленнодействующих на отпускание реле в обозначении имеется дополнительная буква М, а у реле с замедлением на срабатывание, достигаемым с помощью термоэлемента - буква Т, например: НМШМ - нейтральное малогабаритное штепсельное медленнодействующее; НМШТ - нейтральное малогабаритное штепсельное с термоэлементом; НРТ - нейтральное с болтовым соединением и термоэлементом.

Цифра после указанных букв характеризует контактную систему реле. У штепсельных реле цифра 1 указывает на наличие восьми контактных групп на переключение 8 фт (ф- фронтовой, т - тыловой контакты); цифра 2 обозначает четырехконтактное реле (4 фт); цифра 3 указывает на наличие у реле двух контактных групп на переключение и двух фронтовых контактов (2 фт, 2 ф); цифра 4 обозначает четыре полных тройника и четыре фронтовых контакта (4 фт, 4 ф); цифра 5 указывает на наличие двух тройников на переключение и двух тыловых контактов (2 фт, 2 т).

У реле типа НР цифра 1 указывает на наличие шести групп контактов, цифра 2 и цифра 3 - на наличие двух групп контактов. У некоторых типов реле (ДСШ, ИМШ и др.) цифры, характеризующие контактную систему, не ставят. Второе число, которое пишется через черточку, указывает на значение общего сопротивления обмоток постоянному току при последовательном включении обмотки (НМШ1-1800, АНШ2-1600, НР2-2000).

Если обмотки включают отдельно или они имеют различное сопротивление, то его значение указывают дробью: в числители указывают сопротивление первой катушки, а в знаменателе - второй.

Таблица 1

Условные графические обозначения реле

Задание 2. Вариант № 9. Расшифровать реле.

1) АШ 12/24

Назначение.

Реле типа АШ2 предназначены для включения резервного питания в случае аварии основной питающей линии и изготовляются трех видов:

АШ2-12/24 -- на номинальные напряжения 12 и 24 В переменного тока частотой 50 и 75 Гц

Рисунок 1 Реле типа АШ2

Рисунок 2 Расположение контактов и схемы включения обмоток аварийных реле (вид с монтажной стороны)

2) Реле аварийные малогабаритные типа АПШ

Назначение. Реле типа АПШ используются в питающих установках для переключения на резервное питание в случае аварии основной питающей линии и изготовляются трех видов:

-- АПШ-110/127 -- на номинальное напряжение ПО, 127 В переменного тока частотой 50 Гц

-- АПШ-220 -- на номинальное напряжение 220 В переменного тока частотой 50 Гц

-- АПШ-24 -- на номинальное напряжение 24 В постоянного тока.

Рисунок 3 Реле типа АПШ

Рисунок 4 Расположение контактов и схемы обмоток реле АПШ (вид с монтажной стороны)

3) Реле аварийные малогабаритные штепсельные типа АСШ2

Реле типа АСШ2 предназначены для включения резервного питания при аварии основной питающей линии и работают от переменного тока частотой 50 и 75 Гц. Тип реле зависит от напряжения питания:

-- АСШ2-12 -- на номинальное напряжение 12 В

-- АСШ2-24 -- на номинальное напряжение 24 В

-- АСШ2-110 -- на номинальное напряжение 110 В

-- АСШ2-220 -- на номинальное напряжение 220 В

-- АСШ2-220М -- на номинальное напряжение 220 В, 50 Гц

Рисунок 5Реле типа АСШ2

Рисунок 6 Расположение контактов и схемы обмоток реле АСШ2

Размещено на Allbest.ru

...