Чем объясняется замедление срабатывания реле напряжения

18

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Замедление срабатывания ( отпускания) реле, обеспечивающее задержку появления ( исчезновения) выходного сигнала после подачи ( снятия) входного осуществляется электрическими ( схемными), мех а-н и ч г с к ими или конструктивными методами.  [1]

Замедление срабатывания ( отпускания) реле, обеспечивающее задержку появления ( исчезновения) выходного сигнала после подачи ( снятия) входного, осуществляется электрическими ( схемными), механическими или конструктивными методами.  [2]

Замедление срабатывания электромагнита достигается путем увеличения времени движения якоря дополнительными механическими устройствами, называемыми механическими демпферами. С помощью таких демпферов могут быть получены значительные выдержки времени срабатывания электромагнитов — несколько минут и даже часов.  [3]

Для замедления срабатывания реле можно применять как электрические, так и неэлектрические методы.  [4]

Для замедления срабатывания реле наиболее удобна схема с конденсатором ( фиг.  [5]

Для замедления срабатывания реле часто используется шунтирование его обмотки конденсатором С. Тогда при замыкании цепи питания основная часть тока переходного процесса вначале направляется через конденсатор, поскольку индуктивность обмотки будет составлять для него значительно большее сопротивление. Ток в обмотке реле будет увеличиваться только в конце переходного процесса, когда скорость изменения тока мала, что вызовет увеличение времени срабатывания реле. Для замедления срабатывания реле применяют также дополнительную короткозамкнутую обмотку или массивную медную втулку, расположенную на сердечнике под основной обмоткой. В переходный период включения реле в этой обмотке индуктируется ток, создающий дополнительный поток, направленный противоположно основному и задерживающий его нарастание.  [6]

Для замедления срабатывания электромагнитов стремятся использоаать все общие факторы, приводящие к увеличению времени тоогания и времени движения.  [8]

Реле 3 имеет небольшое замедление срабатывания за счет конденсатора Ср, благодаря чему короткие импульсы помех ( сотые доли секунды) не воспринимаются. Слабо нагруженный тиратроном резонансный контур имеет высокую добротность.  [10]

Среди механических методов замедления срабатывания и отпускания реле следует указать на метод, основанный на увеличении массы движущихся частей реле. Этот метод позволяет получить замедление до 0 2 — 0 5 сек.  [11]

При электрических методах замедления срабатывания реле либо шунтируют катушку реле сопротивлением или емкостью, либо вводят дополнительные короткозамкнутые витки.  [13]

Электромагнитный расцепитель с гидравлическим замедлением срабатывания имеет специальное гидравлическое устройство, обеспечивающее обратно зависимую от тока выдержку времени срабатывания расцепителей в зоне перегрузок.  [14]

На рис. д показан способ замедления срабатывания реле с помощью шунтирования его обмотки конденсатором С. В этом случае при замыкании выключателя К ток переходного режима вначале устремляется через емкость в обход индуктивности обмотки реле, представляющей для него значительное сопротивление. Поэтому нарастание тока через обмотку реле замедляется и, следовательно, время срабатывания реле увеличивается.  [15]

Методы изменения временных параметров реле

1) Конструкция и принцип действия нейтрального реле (рис. 4.1).

2) Обозначение контактов нейтрального реле в схемах, нумерация контактов.

3) Особенности малогабаритных реле автоблокировки.

В ряде устройств требуется иметь замедление на срабаты­вание или отпускание реле. Существуют конструктивные и схемные способы изменения временных парамет­ров реле. Ранее было сказано, что для замедления на отпускание нейтральных реле применяют медные гильзы. В ряде случаев на месте первой катушки устанавливают сплошную медную гильзу, представляющую собой короткозамкнутый виток. При выключении тока изменяющееся магнитное поле наводит в медной гильзе э. д. с., вследствие чего в ней протекает ток, который создает магнитный поток, поддерживающий исчезающее магнитное поле. Этим достигается замедление на отпускание. Время замедления зависит от массы гильзы (чем она больше, тем больше замедление) и приложен­ного напряжения. Практически этим способом достигается замедле­ние реле на отпускание: нейтральных реле НМШМ — до 0,6 с; АНШМ до 0,9 с.

В устройствах СЦБ широко применяют схемные методы измене­ния временных параметров реле.

Приведем девять схем изменения временных парамет­ров реле.

Применение короткозамкнутой обмотки (рис. 4.4, а), в которой при размыкании цепи инду­цируется э. д. с. и протекает ток, создающий магнитный поток, совпадающий по направлению с исчезающим рабочим магнитным потоком, обеспечивая замедление на отпускание якоря. Корот­козамкнутая обмотка создает также замедление на срабатывание реле, так как при включении цепи в короткозамкнутой обмотке также индуцируется э. д. с. и протекает ток. Создаваемый им магнитный поток в этом случае препятствует нарастанию рабо­чего магнитного потока.

Если по условиям работы реле требует­ся обеспечить замедление только на отпускание или только на притя­жение якоря, то применяют схемы, изображенные на рис. 4.4,б или в соответственно. Применение короткозамкнутой обмотки дает меньшее замедление на отпускание по сравнении с медными гильзами (примерно 0,2 с).

Рис. 4.4. Схемы изменения временных параметров

Роль короткозамкнутой обмотки может выполнять рабочая об­мотка при шунтировании ее диодом (рис. 4.4, г) или резистором (рис. 4.4, д). Последний способ менее эффективен, так как резистор снижает индуцируемый ток.

Для исключения короткого замыкания при пробое диода последовательно с ним может включаться резистор, однако время замедления при этом снижается.

Наиболее распространенным и эффективным способом полу­чения замедления на отпускание является подключение параллель­но обмотке реле конденсатора (рис. 4.4, е). После размыкания цепи конденсатор разряжается на обмотку реле. Для ограничения тока заряда конденсатора последовательно с ним включают резистор. При включении второго резистора последовательно с обмоткой реле достигается замедление на отпускание и притяжение якоря (рис. 4.4, ж). При замыкании цепи вследствие падения напряже­ния на резисторе R2 от тока заряда медленно нарастает напряжение на конденсаторе и достигается замедление реле на срабатывание. После размыкания цепи конденсатор разряжается на обмотку реле, чем достигается замедление на отпускание якоря.

При необходимости быстрого заряда и медленного разряда конденсатора используют комбинированную схему с разделением цепей заряда и разряда диодом (рис. 4.4, з). Конденсатор в этом случае заряжается через диод VD и резистор R1 с малым сопротивлением. Конденсатор разряжается на обмотку реле через резистор R2 с большим сопротивлением. Применение конденсато­ров различной емкости позволяет получить необходимые замедления на отпускание от нескольких миллисекунд до минуты и более.

Электрические характеристики наиболее распространенных типов нейтральных реле приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Для замыкания и размыкания цепей с выдержкой времени в уст­ройствах СЦБ, широко применяют реле с термическими вклю­чателями (НМШТ, АНШМТ-380 и др.). Эти реле, кроме контактов, управляемых электромагнитной системой, имеют тройники (51-52-53), управляемые термоэлементом (рис. 4.4, и), не связанные с электромагнитной системой.

Термовключатель представляет собой контактный тройник с пружинами из термобиметалла. На средней пружине (общий кон­такт) расположена нагревательная обмотка из нихромового провода марки Х15Н60.

Реле с термовключателем обычно применяют совместно со вспо­могательным реле В, которое служит для контроля полного осты­вания термовключателя. В противном случае при повторном вклю­чении реле и горячем состоянии термоэлемента выдержка време­ни может уменьшиться. Перерыв между действиями термоэлемен­та при нормальной работе должен быть достаточным для полного остывания нагревательного элемента (5—7 мин).

Как работает термовключатель: При замыкании цепи ток проходит через контакт управляющего реле и через контакты 51-53 термовключателя, контролируя его холодное состоя­ние. В результате возбуждается вспомогательное реле. Затем через фронтовой контакт реле В и тыловой контакт 61-63 основного реле создается цепь нагревательной обмотки термовключателя. После нагрева он замыкает контакты 51-52 и включает обмотку основного реле (НМШТ), которое срабатывает, отключая контактом 63 об­мотку термовключателя и получая питание через собственные контакты 61-62. Время срабатывания можно регулировать от восьми до 18 с.

Реле НМШТ-1800 предназначено для работы при номинальном напряжении 24 В. Автоблокировочное малогабаритное реле АНШМТ-380 имеет аналогичное устройство и схему включения и рассчитано на номинальное рабочее напряжение 12 В.

Способы изменения временных параметров реле.

Конструктивный. Для ускорения процесса срабатывания и отпускания:

1) Ослабить влияние вихревых токов в магнитопроводе (сталь с высоким удельным сопротивлением, как статор

2) Уменьшают по возможности массу якоря и его рабочий ход.

Для замедления процесса срабатывания и отпускания используют электромагнитное демпфирование. При срабатывании или отпускании основной магнитный поток, создаваемый обмоткой изменяется. При этом в короткозамкнутом (медной шайбе) возникает взаимоиндукция и течет ток, обратный магнитному потоку, направленный встречно основному, т.е. общий результат магнитного потока уменьшается, это эффективно при замедлении отпускания.

Схемные способы

Для замедления срабатывания нужно увеличить постоянную времени реле или уменьшить установившееся значение тока в обмотке. Для ускорения срабатывания нужно наоборот уменьшить постоянную времени и уменьшить ток.

t = L / R = R*C – постоянная времени

Для ускорения процесса последовательно с обмоткой включается сопротивление (нужно увеличить напряжение).

Параллельно дополнительному сопротивлению включают конденсатор.

Для замедления процесса увеличивают индуктивность (число витков катушки), напряжение при этом постоянно. Последовательно обмотке (встречно) включают диод или отключают полученную демпферную обмотку.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Замедления с помощью шунтирующего сопротивления

Этот метод рассмотрен в п.2.2.2. Его недостаток – дополнительные потери энергии в R_ш. Для уменьшения потерь электроэнергии обмотку реле шунтируют диодом (рис. 2.8) В этом случае при отключении реле в контуре реле – диод приобретает ток самоиндукции в направлении прямой проводимости диода и обмотка шунтируется его малым прямым сопротивлением.

Рис.2.8 Замедление с помощью шунтирующего диода VD

а) – схема включения; б) – график переходного процесса

Замедление шунтированием обмотки реле емкостью

Схема (рис. 2.6) создает замедление не только при включении, но и при отключении. При отключении напряжения емкость С_ш разряжается на обмотку реле и обеспечивает замедление спадания тока по сравнению с простым отключением. Графики переходных процессов приведены на рис. 2.9.

Рис. 2.9 Замедление отпускания реле с помощью RC цепи.

График переходного процесса

Порядок выполнения работы.

1. Собрать схему (рис. 2.10). Определить напряжение и ток срабатывания реле. Определить напряжение и ток отпускания реле.

Примечание: U_ном принято равным 24 В, а I_ном = 1,35 мА.

2. По данным п.1. определить К_в = и К_з = .

3. Собрать схему, представленную на (рис. 2.10). Определить t_ср реле для указанных в табл. 1 напряжений.

4. Собрать схему, представленную на (рис. 2.11).

Определить реле для указанных в табл. 2.2 напряжений. Подключить в соответствии с рис. 8 диод и для U = U_ном определить время отпускания реле.

5. Собрать схему (рис. 2.12) и определить зависимость времени срабатывания реле от величины R_д. При изменении R_д устанавливать ток в обмотке реле.

I_р = I_ном = 1,35 мА изменением напряжения источника питания. Данные занести в табл.2.3.

6. Собрать схему (рис. 2.13) и определить зависимость времени срабатывания реле от величины R_д и С_д. При изменении R_д устанавливать ток в обмотке реле I_р = I_ном = 1,35 мА изменением напряжения источника питания. Данные занести в табл.2.4.

7. Собрать схему (рис. 2.14) и определить зависимость времени срабатывания реле от величины R_д и С_ш при I_р = I_ном = 1,35 мА. Данные занести в табл. 2.5.

8. Собрать схему (рис. 2.15) и определить зависимость времени отпускания реле от С_ш при I_р = I_ном = 1,35 мА. Установить R_д = 16,0 кОм для всех значениий С_ш. Данные занести в табл. 2.6.

9. Собрать схему (рис. 2.16) и определить зависимость времени срабатывания реле от величин R_д и R_ш при I_р = I_ном = 1,35 мА. Данные занести в табл. 2.7.

Таблица 2.7

10. Собрать схему (рис. 2.17) и определить зависимость времени отпускания реле от величины R_ш R_д = 16,0 кОм и I_р = I_ном = 1,35 мА.

Данные занести в табл. 2.8.

Рис 2.10 Схема для определения Рис. 2.11 Схема для определения

времени срабатывания реле времени размыкания реле

Рис. 2.12 Схема с добавочным Рис. 2.13 Схема с форсирующей

сопротивлением (срабатывания) цепью (срабатывания)

Рис. 2.14 Схема с интегрирующей Рис. 2.15 Схема с интегрирующей

цепью (срабатывания) цепью (размыкание)

Рис. 2.16 Схема с делителем Рис. 2.17 Схема с делителем

напряжения (срабатывания) напряжения(размыкание)

Содержание отчета

Цель работы. Принципиальные схемы включения реле. Таблицы экспериментальных данных. Графики зависимостей, полученных экспериментально. Выводы по результатам исследований.

2.3. Контрольные вопросы

1. Объяснить принцип действия и назначения элементов конструкции реле.

2. Дать определения времени срабатывания и времени отпускания реле.

3. Привести схемы и объяснить методы ускорения срабатывания реле.

4. Привести схемы и объяснить методы замедления срабатывания реле.

5. Привести схемы и методы замедления отпускания реле.

6. Привести блок-схему и объяснить принцип действия электросекундомера.

Лабораторная работа №3

Экспериментальное определение математической модели объекта регулирования

Цель работы: Научиться снимать динамические характеристики объектов, определять тип модели (вид уравнения), коэффициенты модели и передаточную функцию.

Общие положения

При математическом описании (идентификации) любого объекта управления его поведение можно рассматривать в условиях статики (установившиеся режимы работы) и динамики (переходные режимы). Для условий статики все возмущающие воздействия “f” и все управляющие “u” считаются постоянными величинами, не зависящими от времени. Статические режимы описываются алгебраическими уравнениями, связывающими регулируемые (выходные) параметры “y” с входными воздействиями “f” и “u”.

где j — некоторая векторная функция не зависящих от времени “f” и “u”.

Графическое представление зависимости называют статическими характеристиками управления и возмущения .

Динамические режимы описываются обычно дифференциальными или интегрально-дифференциальными уравнениями, определяющими зависимость y(t) от изменения воздействий f(t) и u(t).

Различают объекты с самовыравниванием (устойчивые), без самовыравнивания (нейтральные) и неустойчивые. Объект устойчив, если после кратковременного внешнего воздействия он с течением времени стремится к исходному состоянию. Нейтральными называются такие объекты, которые по окончании воздействия стремятся к новому состоянию равновесия, зависящему от величины воздействия. Если управляемая координата y(t) после прекращения воздействия продолжает изменяться, то объект называют неустойчивым.

Для составления математической модели объекта используют аналитические и экспериментальные методы.

При аналитическом методе составляются уравнения динамики объекта на основе физических законов, определяющих процессы, происходящие в объекте (например, закон сохранения вещества или энергии, закон Кирхгофа и т. п.). Математические выражения соответствующих физических законов, характеризующих поведение объекта, и являются дифференциальными уравнениями, описывающими динамику объекта управления.

При аналитическом методе идентификации приходится прибегать в большинстве случаев к идеализации сложных реальных процессов и считать, что объекты обладают детектирующими (однонаправленными) свойствами. Поэтому аналитические методы позволяют лишь приближенно оценить динамические свойства реального объекта.

Экспериментальных методов идентификации много, рассмотрим простейшие из них. Для экспериментального определения модели объекта можно использовать временные или частотные динамические характеристики.

Временные динамические характеристики представляют собой графики изменения во времени регулируемого (выходного) параметра объекта в зависимости от вида входного воздействия (испытательного воздействия). При подаче в качестве испытательного воздействия дельта-функции d(t) (единичного импульса) получаем импульсную переходную характеристику; уравнение, описывающее эту кривую, называют функцией веса w(t). При подаче на вход объекта единичного ступенчатого воздействия I(t) (единичного скачка), получаем переходную характеристику, ее уравнение — переходная функция h(t). Или иначе: реакция объекта на единичный импульс называется функцией веса w(t), а на единичный скачок — переходной функцией h(t). Достоинство временных характеристик — простота постановки эксперимента. С помощью временных характеристик наиболее просто определяются передаточные функции первого и второго порядка.

Идентификация объекта по частотным характеристикам предпочтительнее, т.к. позволяет найти модель и нелинейного объекта, однако требуется более сложный эксперимент. Частотные характеристики показывают изменение модуля и фазы комплексного коэффициента передачи объекта при изменении частоты 0<w<¥.

Математическую модель объекта по экспериментально снятым динамическим характеристикам определяют достаточно просто:

— по виду графика динамической характеристики, сравнивая его с графиком соответствующей динамической характеристики типовых звеньев, определяют уравнение динамической характеристики, тип дифференциального уравнения динамики объекта;

— по динамической характеристике определяют коэффициенты дифференциального уравнения и передаточную функцию объекта.

Затем определяют адекватность модели. Математическая модель считается адекватной, если значение параметра на выходе объекта совпадает со значениями, рассчитанными по модели.

Постановка эксперимента по снятию временных динамических характерстик.

Если экспериментальные исследования проводятся на действующем промышленном объекте, то целесообразно снять импульсную переходную характеристику, т.к. это не вызовет существенного изменения технологических переменных. В остальных случаях можно снимать переходную характеристику. Для записи изменения выходного параметра во времени необходим записывающий вторичный прибор, к которому подключается датчик (первичный преобразователь).

Если снимается временная динамическая характеристика теплового объекта, то выходным параметром является температура. Возмущающее

воздействие для теплового объекта с электрообогревом можно создать изменением напряжения, подаваемого на нагревательный элемент.

Для снятия импульсной переходной характеристики необходимо резко увеличить напряжение на некоторую величину и через некоторое время (выбирается в зависимости от свойств объекта) снова снизить его до первоначального уровня. Реакция на импульс для инерционного объекта будет иметь следующий вид (рис. 3.1):

Рис. 3.1 График импульсной переходной характеристики

где К- коэффициент передачи;

Т — постоянная времени, оценивает инерционные свойства объекта и показывает, за какое время закончился бы переходный процесс, если бы он шел с постоянной скоростью. Практически же переходный процесс заканчивается за время, равное t=(3¸4)Т.

Для снятия переходной характеристики теплового объекта необходимо резко изменить (увеличить) напряжение, подаваемое на нагревательный элемент, т.е. изменять входной сигнал в виде ступеньки.

Реакция на единичное ступенчатое воздействие и есть переходная характеристика для инерционного объекта. (рис. 3.2).

Коэффициент передачи К определяется следующим образом:

Рис. 3.2 График переходной характеристики для инерционного объекта

Постоянная времени Т может быть определена:

а) по реакции подкасательной на линию установившихся значений (касательная может проводиться в любой точке) — если кривая – экспонента (рис.3.2);

б) по проекции подсекущей на линию установившегося значения (рис. 3.3).

Рис. 3.3 Получение Т методом подсекущей

Если y(t) не имеет точек перегиба и представляет собой экспоненту, то исследуемый объект управления является инерционным первого порядка и уравнение имеет вид: .

Согласно уравнению переходной характеристики, за время, равное T, переходный процесс заканчивается на 0,63 своего установившегося значения (рис. 3.4).

После завершения переходного процесса на выходе объекта управления установившееся значение: Кх_вх.=h(¥)=Y(¥).

Следовательно, если нет запаздывания, то постоянную времени можно определить и таким образом:

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему лабораторной установки, изображенной на рис.3.5.

2. Снять переходную характеристику, для чего на объект подать напряжение 36В (подключить нагревательный элемент к сети).

3. Определить математическую модель объекта регулирования, сравнивая полученную переходную характеристику с характеристиками типовых звеньев.

4. Определить коэффициенты модели T и K и передаточную функцию W(p).

Рис. 3.5 Схема лабораторной установки

Содержание отчета

Цель работы. Схема лабораторной установки. График переходной характеристики. Математическая модель и коэффициенты. Выводы по результатам исследований.

3.3. Контрольные вопросы

1. Что такое математическая модель и как она может быть экспериментально получена?

2. Определение математической модели теплового объекта и ее коэффициентов.