Реле — это прибор, который реагирует на дифференциацию каких-либо параметров установки и воздействует на исполнительный аппарат за счет местного источника.
Разновидности реле
1. Реле автоматики — устройство, которое реагирует на какое-либо определенное значение характеристики. Также реле проводит управление автоматизированным аппаратом через реакцию на данное значение характеристики. Реле автоматики монтируются в цепях автоматического контроля, а также в цепях управления какого-либо аппарата. По принципам действия и параметрам, на которые реагируют реле автоматики, они также делятся на защитные реле, начинающие свою работу в случае аварии или каких-либо серьезных отклонений от режима работы, на реле, контролирующие различные технологические процессы, происходящие во время включения или выключения какой-либо машины, и на реле, которые автоматически регулируют работу установки во время ее работы.
Реле автоматики могут быть разделены по своим признакам на электрические, механические, тепловые, акустические, оптические, жидкостные и газовые.
По типу применяемой энергии автоматические реле могут быть разделены на две большие группы: механические и электрические. К первым относятся центробежное, поплавковое, струйное, газовое, термическое, оптическое, мембранное, поршневое реле и многие другие. Ко вторым — частотное, индукционное, магнитоэлектрическое, поляризованное, магнитострикционное, фотоэлектрическое, электромагнитное, электродинамическое реле и многие другие виды реле. Среди огромного числа электрических реле наиболее часто применяются электромагнитные реле постоянного и переменного тока благодаря своей надежности и очень хорошим эксплуатационным показателям. Такие реле называются контакторами. Автоматические реле также могут быть разделены на максимальные, нулевые и минимальные. Принцип такого разделения состоит в том, что реле приходит в действие при достижении верхнего, нижнего пределов данного параметра или при исчезновении данного фактора. Разделение автоматических реле также может происходить на основе множества других факторов. Конструктивными частями автоматического реле являются рычажный механизм, клапан и электрическая контактная система.
2. Защитные реле — устройства, которые реагируют на предельно фиксированные значения характеристик аппаратов. Также они приводят в действие различные системы управления и сигнализирования. Это позволяет предотвратить переход аварийного максимума или минимума.Защитные реле так же, как и автоматические, могут быть классифицированы по множеству признаков на целые ряды классов: по назначению, по признакам характеристик, по пределам, по принципам действия, устройству частей, по типу применяемой энергии, а также по многим другим признакам. Применяются защитные реле в мощных энергетических системах, в электрических промышленных системах и т. д. Везде их роль — защита основных частей от токов коротких замыканий, различных перегрузок, аварийных изменений напряжения, силы тока и т. д. В свою очередь защитные реле разделены на реле напряжения, реле направления мощности, дифференциальные реле, реле сопротивления и реле обратного тока:
1) реле напряжения используются для выключения электрических двигателей при резком уменьшении уровня напряжения, а также для защиты генераторов и линий электрической передачи. Они являют собой мгновенно действующие реле с рассчитанной на определенное напряжение обмоткой;
2) реле направления мощности используются в схемах защиты линий электрической передачи. Они реагируют на величину, фазу и силу тока, а также на его направление по отношению к направлению напряжения. Время срабатывания таких реле должно быть минимальным. В связи с этим условием наибольшее применение получили реле с барабаном. В таких реле время срабатывания доходит до 0,02—0,06 с. Катушки напряжения реле направления мощности начинают работать во вторичной цепи трансформатора напряжения, а катушки тока включаются во вторичные цепи трансформаторов тока.
Принцип работы реле направления мощности заключается в том, что при дифференциации тока и мощности происходит замыкание контактов реле;
3) реле сопротивления применяются для защиты линий электропередачи на расстоянии. Такое реле реагирует на реактивное и полное сопротивление. Сопротивление в этом случае представляет собой функцию характеристики линий и дистанции между местом расположения реле и местом короткого замыкания. Реле сопротивления срабатывает в случае короткого замыкания в контролируемом участке линии электропередачи, но не срабатывает, если короткое замыкание происходит за пределами данного участка. Значительная часть реле сопротивления сконструирована на основе индукционного принципа действия;
4) дифференциальные реле используются для защиты генераторов, линий электропередачи и трансформаторов. Чаще всего применяют реле для дифференциально-токовой защиты. Такие реле основаны на принципе сравнения параметров тока на разных этапах прохождения защищаемого участка. Дифференциальные реле конструируются чаще всего на основе электромагнитного и индукционного принципов действия;
5) реле обратного тока используют как защиту генераторов постоянного тока, когда последние взаимодействуют с каким-либо количеством других генераторов или источниками тока. Реле обратного тока срабатывают в случае повреждения или остановки устройства. Конструкция реле обратного тока основана на принципах действия поляризованного реле.На вышеуказанных видах реле защиты их виды не ограничиваются, но все остальные являются редко применяемыми, так как принципы их работы ограничивают их применение по многим параметрам.
3. Исполнительное реле — гидравлическое, электрическое или пневматическое устройство, которое реагирует на воздействие сигнализации, а также на воздействие управляющего, измерительного или регулирующего устройства. Исполнительные реле конструируются с контактной системой или с особой частью, которая как раз и воздействует на какой-либо аппарат. Чаще всего исполнительные реле применяются для сигнализации. В таком случае происходит срабатывание сигнализации при резких перепадах давления, напряжения, силы тока, его фаз, температуры, уровня жидкости и газа. Для улучшения работы исполнительных реле их конструируют вместе с соответствующим прибором.
4. Промежуточное реле — электрический, пневматический или гидравлический прибор, который приводится в рабочее состояние даже слабыми импульсами управления, а также он приводит в рабочее состояние различную исполнительную аппаратуру, мощность которой может значительно превышать мощность импульсов. В неэлектрических промежуточных реле кинетическая энергия потока жидкости (газа), которая появляется при срабатывании управляющего устройства, воздействует на мембрану, которая открывает (закрывает) клапан в цепи механизма исполнения. Чаще всего промежуточные реле используются в автоматических системах управления машин и в регуляторах. Промежуточные реле ступенчато усиливают мощность управления, увеличивают количество исполнительных цепей при ветвлении процесса, а также замедляют передачу распорядительного импульса от одной цепи к другой. Промежуточные реле нужны тогда, когда необходимо установить взаимосвязь двух цепей дифференцированных напряжений. Среди электрических промежуточных реле наиболее часто используемыми являются электромагнитные реле, в частности реле с поворотными и втяжными якорями. Применяются такие промежуточные реле в системах телесигнализации, телеуправления, автоматического управления и в связи. Как и для других, для промежуточных реле очень важно время их срабатывания, так как в зависимости от ситуации могут быть необходимы как реле быстрого реагирования, так и реле замедленного действия. При помощи шунтования обмотки реле можно изменить время срабатывания данных реле до нескольких секунд.
5. Реле связи — электрическое устройство, которое реагирует на разносиловые импульсы тока и управляет цепями телефонных, телемеханических и телеграфных аппаратов. Реле связи в свою очередь подразделяются на телефонные, кодовые и телеграфные реле:
1) телефонные реле используются для управления различными цепями телефонных станций. По принципу действия делятся на две группы: электромагнитные и тепловые. Но наибольшее распространение получили электромагнитные реле. Контактная система реле составлена плоскими пружинами из нейзильбера, латуни или бронзы, а также серебряными или пластиковыми контактами.
Время срабатывания телефонных реле составляет 5— 30 м/с;
2) телеграфные реле используются для приема и обработки слабых сигналов с линии связи и их передачи в телеграфный аппарат. Делятся на нейтральные и поляризованные. Последние получили более широкое применение. Могут разделяться по таким признакам, как конструкция, быстрота воздействия и число обмоток;
3) кодовые реле применяются в телемеханике. В этой отрасли они выполняют телеуправление и телесигнализацию. Кодовое реле состоит из многоконтактного реле с обмоткой, напряжение которой составляет до 120 В.
enciklopediya-tehniki.ru
Практическая работа №10
Изучение конструкций реле, применение в схемах релейной защиты
Цель работы: Ознакомиться с конструкциями реле и применением их в схемах релейной защиты.
Ход работы:
Релейной защитой называется специальные устройства (реле, контакторы, автоматы и т.д.) обеспечивающие автоматическое отключение повреждённой части установки или приводит в действии сигнализацию.
Реле называется аппараты, замыкающие или размыкающие электрические сети, или механически воздействуют на выключатели при заданном значении величин напряжения, на которые они реагируют.
Указательные реле (рис. 1) используются в схемах РЗ и автоматики в качестве указателей срабатывания этих устройств. Устройство реле РУ-21, широко распространенного в настоящее время, состоит из электромагнита с обмоткой 1. Когда по обмотке проходит ток, якорь 2 притягивается, освобождая флажок (блинкер) 3. Флажок падает под действием собственного веса и занимает положение, при котором oн виден через смотровое окно 4. Возврат флажка в исходное положение производится нажатием на кнопку 5.
Тепловые реле применяются для защиты от перегрузок в сетях напряжением до 1 кВ. Такие реле входят в конструкцию магнитных пускателей.
Рассмотрим реле с использованием полупроводниковых приборов (диодов и транзисторов). Эти реле обладают малым временем возврата и малыми погрешностями по току срабатывания, относятся к бесконтактным аппаратам, в которых используются усилительные свойства транзисторов. Принцип действия полупроводниковых реле сводится, как правило, к скачкообразному изменению тока в электрической цепи при воздействии на него, управляющего сигнала. К недостаткам таких реле следует отнести: наличие небольшого тока в цепи нагрузки в положении «выключено», в связи, с чем бесконтактные реле не могут быть использованы для полного разрыва цепи; большие разбросы характеристик, зависимость от температуры, нелинейность сопротивлений.
Промежуточное реле РП – 341
Промежуточные реле (рис. 2), как правило, выполняются на электромагнитном принципе и предназначены для увеличения числа контактов основного реле, когда при его срабатывании требуется замкнуть и разомкнуть несколько цепей. Кроме того, промежуточные реле имеют значительно более мощные контакты по сравнению с контактами основного реле. Поэтому, если необходимо замыкание
Рисунок 2 – Промежуточное реле РП – 341
или размыкание цепей такой мощности, на которую контакты основного реле не рассчитаны, то они сначала замыкают цепь катушки промежуточного реле, которое своими контактами замыкает соответствующие цепи основного реле. При прохождении тока по катушке 1, превышающего ток нормального режима, срабатывает якорь 3 магнитнойсистемы 2. С помощью рычага 6 замыкаются контакты 4 и 5.
Реле прямого действия ЭТ – 520
Рассмотрим принцип действия и конструкции различных типов реле, применяемых в схемах РЗ. На рис. 3 показана конструкция электромагнитного реле серии ЭТ-520 мгновенного срабатывания. Ток срабатывания реле регулируется натяжением спиральной пружины 4 с помощью рычага 7. Обмотка 1, расположенная на сердечнике 2, состоит из двух секций, что позволяет последовательным или параллельным включением секций изменять пределы регулирования тока срабатывания четырьмя ступенями. Якорь 3 поворачивается и контактный мостик 5 замыкает неподвижные контакты 6, чем обеспечивается подача отключающего импульса на выключатель. У ставка реле устанавливается на шкале 8.
Рисунок 3 – Токовое реле ЭТ – 520.
Реле тока РТ – 80
По принципу действия данное реле является комбинированным, состоящим из индуктивного и электромагнитного элементов. При перегрузках, когда величина тока в обмотке реле меньше тока срабатывания электромагнитного элемента, отключение происходит с выдержкой времени за счёт индукционного элемента, а при токах в обмотке реле, превышающих ток срабатывания индукционного элемента, срабатывает электромагнитный элемент без выдержки времени.
При протекании по обмотке реле тока диск индукционного элемента медленно вращается, причем его вращению препятствует тормозной момент создаваемый постоянным магнитом. Под действием электромагнитного момента, создаваемое током реле рамка поворачивается, червяк входит в зацепление с зубьями сегмента, начинает постепенно подниматься, преодолевая усилия пружины и специальной планкой замыкает контакты реле. Время срабатывания регулируется винтом.
Электромагнитный элемент состоит из ярма электромагнита иякоря, через которые замыкается часть потоков рассеиванияэлектромагнита. При протекании больших токов по обмотке реле, якорь втягивается и без выдержки времени замыкает контакты реле.Токи срабатывания электромагнитного элемента регулируетсяизменением количества витков обмотки и погашением регулировочноговинта.
Рисунок 4 – Реле тока РТ – 80
Реле напряжения РНТ
Пo конструкции реле максимального напряжения схожи с реле максимального тока, но катушка имеет большее число витков меньшего сечения провода. При подключении напряжения подвижные контакты замыкают неподвижные. При падении напряжения до установленных значений подвижных контакты под действием пружины возвращается в исходное положение, тем самым размыкается (силовая) цепь. На этих реле так же имеются дополнительные пары нормально разомкнутых контактов, которые при срабатывании замыкаются и сигнализируют об этом.
Рисунок 5 – Реле напряжения РНТ
Реле времени ЭВ
Реле времени (рис. 6) предназначено для создания выдержки времени срабатывания РЗ.
Рисунок 6 – Реле времени типа ЭВ
Реле времени имеют выдержки в диапазоне 0,1–20 с. Наибольшее распространение получили реле времени с часовыми механизмами. При подаче напряжения на обмотку 1 реле якорь 3 втягивается, палец 2освобождается и под действием пружины 4 происходит поворот зубчатого сектора 5 по часовой стрелке, а шестерня 8 и подвижной контакт 9 поворачиваются против часовой стрелки, что приводит к замыканию контактов 10. Выдержка времени регулируется перемещением контактов 10 по шкале 11, отградуированной в секундах; контакты б и 7 мгновенного срабатывания без выдержки времени.
Принципиальные схемы рассмотренных выше реле (схемы выходов):
а) Реле тока прямого действия Pf-40/50
б) Реле тока РТ – 81/1 – У4
в) Реле напряжения РН – 54/160
Вывод: Ознакомились с конструкциями реле и применением их в схемах релейной защиты.
www.ronl.ru
Практическая работа №10
Изучение конструкций реле, применение в схемах релейной защиты
Цель работы: Ознакомиться с конструкциями реле и применением их в схемах релейной защиты.
Ход работы:
Релейной защитой называется специальные устройства (реле, контакторы, автоматы и т.д.) обеспечивающие автоматическое отключение повреждённой части установки или приводит в действии сигнализацию.
Реле называется аппараты, замыкающие или размыкающие электрические сети, или механически воздействуют на выключатели при заданном значении величин напряжения, на которые они реагируют.
Указательные реле (рис. 1) используются в схемах РЗ и автоматики в качестве указателей срабатывания этих устройств. Устройство реле РУ-21, широко распространенного в настоящее время, состоит из электромагнита с обмоткой 1. Когда по обмотке проходит ток, якорь 2 притягивается, освобождая флажок (блинкер) 3. Флажок падает под действием собственного веса и занимает положение, при котором oн виден через смотровое окно 4. Возврат флажка в исходное положение производится нажатием на кнопку 5.
Тепловые реле применяются для защиты от перегрузок в сетях напряжением до 1 кВ. Такие реле входят в конструкцию магнитных пускателей.
Рассмотрим реле с использованием полупроводниковых приборов (диодов и транзисторов). Эти реле обладают малым временем возврата и малыми погрешностями по току срабатывания, относятся к бесконтактным аппаратам, в которых используются усилительные свойства транзисторов. Принцип действия полупроводниковых реле сводится, как правило, к скачкообразному изменению тока в электрической цепи при воздействии на него, управляющего сигнала. К недостаткам таких реле следует отнести: наличие небольшого тока в цепи нагрузки в положении «выключено», в связи, с чем бесконтактные реле не могут быть использованы для полного разрыва цепи; большие разбросы характеристик, зависимость от температуры, нелинейность сопротивлений.
Промежуточное реле РП – 341
Промежуточные реле (рис. 2), как правило, выполняются на электромагнитном принципе и предназначены для увеличения числа контактов основного реле, когда при его срабатывании требуется замкнуть и разомкнуть несколько цепей. Кроме того, промежуточные реле имеют значительно более мощные контакты по сравнению с контактами основного реле. Поэтому, если необходимо замыкание
Рисунок 2 – Промежуточное реле РП – 341
или размыкание цепей такой мощности, на которую контакты основного реле не рассчитаны, то они сначала замыкают цепь катушки промежуточного реле, которое своими контактами замыкает соответствующие цепи основного реле. При прохождении тока по катушке 1, превышающего ток нормального режима, срабатывает якорь 3 магнитной системы 2. С помощью рычага 6 замыкаются контакты 4 и 5.
Реле прямого действия ЭТ – 520
Рассмотрим принцип действия и конструкции различных типов реле, применяемых в схемах РЗ. На рис. 3 показана конструкция электромагнитного реле серии ЭТ-520 мгновенного срабатывания. Ток срабатывания реле регулируется натяжением спиральной пружины 4 с помощью рычага 7. Обмотка 1, расположенная на сердечнике 2, состоит из двух секций, что позволяет последовательным или параллельным включением секций изменять пределы регулирования тока срабатывания четырьмя ступенями. Якорь 3 поворачивается и контактный мостик 5 замыкает неподвижные контакты 6, чем обеспечивается подача отключающего импульса на выключатель. У ставка реле устанавливается на шкале 8.
Рисунок 3 – Токовое реле ЭТ – 520.
Реле тока РТ – 80
По принципу действия данное реле является комбинированным, состоящим из индуктивного и электромагнитного элементов. При перегрузках, когда величина тока в обмотке реле меньше тока срабатывания электромагнитного элемента, отключение происходит с выдержкой времени за счёт индукционного элемента, а при токах в обмотке реле, превышающих ток срабатывания индукционного элемента, срабатывает электромагнитный элемент без выдержки времени.
При протекании по обмотке реле тока диск индукционного элемента медленно вращается, причем его вращению препятствует тормозной момент создаваемый постоянным магнитом. Под действием электромагнитного момента, создаваемое током реле рамка поворачивается, червяк входит в зацепление с зубьями сегмента, начинает постепенно подниматься, преодолевая усилия пружины и специальной планкой замыкает контакты реле. Время срабатывания регулируется винтом.
Электромагнитный элемент состоит из ярма электромагнита и якоря, через которые замыкается часть потоков рассеивания электромагнита. При протекании больших токов по обмотке реле, якорь втягивается и без выдержки времени замыкает контакты реле. Токи срабатывания электромагнитного элемента регулируется изменением количества витков обмотки и погашением регулировочного винта.
Рисунок 4 – Реле тока РТ – 80
Реле напряжения РНТ
Пo конструкции реле максимального напряжения схожи с реле максимального тока, но катушка имеет большее число витков меньшего сечения провода. При подключении напряжения подвижные контакты замыкают неподвижные. При падении напряжения до установленных значений подвижных контакты под действием пружины возвращается в исходное положение, тем самым размыкается (силовая) цепь. На этих реле так же имеются дополнительные пары нормально разомкнутых контактов, которые при срабатывании замыкаются и сигнализируют об этом.
Рисунок 5 – Реле напряжения РНТ
Реле времени ЭВ
Реле времени (рис. 6) предназначено для создания выдержки времени срабатывания РЗ.
Рисунок 6 – Реле времени типа ЭВ
Реле времени имеют выдержки в диапазоне 0,1–20 с. Наибольшее распространение получили реле времени с часовыми механизмами. При подаче напряжения на обмотку 1 реле якорь 3 втягивается, палец 2 освобождается и под действием пружины 4 происходит поворот зубчатого сектора 5 по часовой стрелке, а шестерня 8 и подвижной контакт 9 поворачиваются против часовой стрелки, что приводит к замыканию контактов 10. Выдержка времени регулируется перемещением контактов 10 по шкале 11, отградуированной в секундах; контакты б и 7 мгновенного срабатывания без выдержки времени.
Принципиальные схемы рассмотренных выше реле (схемы выходов):
а) Реле тока прямого действия Pf-40/50
б) Реле тока РТ – 81/1 – У4
в) Реле напряжения РН – 54/160
Вывод: Ознакомились с конструкциями реле и применением их в схемах релейной защиты.
www.referatmix.ru
Тольяттинский государственный университет
Кафедра промышленной электроники
Курсовая работа по дисциплине «Электрические цепи»
РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОННОГО РЕЛЕ
Вариант 12.
Студент: Моторин. С.К.
Группа: Э – 306
Преподаватель: Шевцов А.А.
Содержание
1. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ.
2. СОСТАВЛЕНИЕ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ.
3. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ.
4. РАСЧЕТ НОМИНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
В настоящее время в промышленности очень часто встает задача коммутации токов, или напряжений. Очень распространенным решением этой задачи является реле. Электромагнитные реле по своим эксплуатационным показателям уступают электронным реле, т.к. в электронном реле нет не контактов, не катушек намагничивания. Полупроводниковые реле более просты при изготовлении, чем электромагнитные.
Целью данного проекта является проектирование полупроводникового реле тока с заданными параметрами срабатывания и отпускания, а также максимальными значениями коммутируемых токов и напряжений.
1. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Разработать электронное реле тока с параметрами заданными в таблице 1.1, рассчитать параметры элементов устройства, выполнить разводку печатной платы.
Таблица 1.1.
Исходные данные.
Iср , А | Iотп , А | Нормальное состояние выходных контактов | Вид коммутируемого тока | Imaxком, А | Umaxком, В |
| 100 | 150 | Разомкнутое | Импульсный | 5 | 15 |
2. СОСТАВЛЕНИЕ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ
На входе электронного реле ставится шунт, с которого снимается напряжение, так как во входной цепи протекают большие токи выбираем шунт, с маленьким сопротивлением. Далее ставятся два одновибратора которые срабатывают на различные величины входных импульсов. Один одновибратор срабатывает тогда, когда ток во входной цепи становится равным напряжению срабатывания реле, то есть при 100 А и следовательно его напряжение срабатывания будет равно 15 мВ. Второй же одновибратор срабатывает в тот момент когда ток во входной цепи достигает значения 150 А, и следовательно его напряжение срабатывания равно 22,5 мВ. Далее в схему ставится вычитающее устройство, которое представляет собой операционный усилитель на не инвертирующий вход которого подключается первый одновибратор, а на инвертирующий вход подключается второй одновибратор. Если входной ток достиг значения срабатывания то не инвертирующем входе операционного усилителя появляется сигнал, который далее поступает на оптопару и потом на электронный ключ, задачу которого выполняет выходной транзистор. Далее если ток входной цепи увеличился до значения параметра отпускания, то сработает второй одновибратор подающий сигнал на инвертирующий вход операционоого усилителя. Поскольку на выходе одновибраторов сигнал имеет одинаковую величину, то на выходе операционного усилителя сигнала не будет, а следовательно на оптопару сигнал тоже не поступает и электронный ключ заперт. Структурная схема электронного реле изображена на рис. 2.1. Также в данной оптопара выполняет роль гальванической развязки. При отсутствии входного сигнала выходной транзистор заперт, следовательно, контакты разомкнуты.
Структурная схема электронного реле.
|
3. РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
Шунт Rs выбирали исходя из того, что падение напряжения на нем не должно быть слишком большим для входного транзистора одовибратора. Для одновибраторов применили готовое схемотехническое решение, номиналы элементов которых рассчитываются для значений параметров срабатывания и отпускания реле. Операционный усилитель выбирали из справочника по его выходному току. В данной схеме применена транзисторная оптопара выходной ток, которой не должен быть меньше базового тока выходного транзистора в режиме насыщения. На рис. 3.1. приведена полученная в результате анализа электрическая схема реле.
Электрическая схема реле тока.
4. РАСЧЕТ НОМИНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМЫ
Выходной транзистор схемы выбрали из условий, максимальный коллекторный ток не должен быть меньше максимального коммутируемого тока и напряжение насыщения коллектор-эмиттер должно быть как можно меньше иначе будут выделяться значительные тепловые потери, что привело бы к необходимости радиатора. Согласно вышеописанным условиям по справочнику выбрали транзистор КТ808А, его коллекторный ток постоянный Iк – 10 А, а коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером приняли равным h31Э = 55. Резистор R6 является термокомпенсирующим, диапазон его значений от 0,1 до 1МОм, R6 = 0,5 МОм. Далее по формуле 4.1. рассчитали ток базы выходного транзистора для того чтобы выбрать оптопару.
IБ = Iк / h31Э = 10 / 55 = 0,18 А; (4.1.)
R1 = (Еп – Uвх ) / IвыхОУ = (15 – 2) × 103 / 22 = 590 Ом; (4.3.)
где
Еп – напряжение питания — 15 В;
Uвх – входное напряжение оптопары – справочный параметр, В;
IвыхОУ – выходной ток операционного усилителя – справочный параметр, мА;
Для расчета одновибраторов выбрали по справочнику транзистор выходной ток которого незначительно превосходит входной ток операционного усилителя. Выбрали транзистор КТ333А. Из условия Iк2 < Iкmax = 20 мА определили коллекторные токи транзисторов VT4 и VT5, получили Iк2 = 10 мА. Исходя из обеспечения режима насыщения приняли Iб2 = 0,2 мА. Рассчитали суммарное сопротивление по формуле 4.4.:
Rк2 + RЭ = (Еп — UКЭнас ) / IR2 = (15-0,2) / 10× 10-3 = 1480 Ом; (4.4.)
Из условия Rк2 > RЭ выбрали значения резисторов согласно номинальному ряду Rк2 = 1,2 кОм, RЭ = 300 Ом. Согласно вышеописанному расчету получили сопротивления: R13 = R15 = 1,2 кОм и R5 = 300 Ом. Задавшись током делителя Iд = 1 мА по формуле 4.5. рассчитали суммарное сопротивление резисторов R2 и R3:
R2 + R3 = Uп / Iд = 15 / 10-3 = 15 к Ом; (4.5.)
При закрытом транзисторе VT1 (VT2 – для второго одновибратора):
Выбрали R3 = R8 = 1 кОм;
Тогда R2 рассчитали по формуле 4.6.:
(R3+R2) — R3 = 15 – 1 = 14 кОм; (4.6.)
Получили: R2 = R7 = 14 кОм;
Сопротивление R1 определили по формуле 4.7.:
Получили R10 = R14 = 56 кОм;
Емкости конденсаторов С1 и С2 выбирали исходя из того, чтобы время восстановления одновибратора было малым. Приняли С1=С2= 0,01 пкФ. Сопротивление резисторов R4 = R11 = 3,75 кОм.
Для одновибратора срабатывающего при входном токе в 150 А сопротивление эмиттера R11 приняли равным 480 Ом.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной работе было спроектировано реле тока, которое срабатывало при входном токе в 100 А и отключалось при 150 А. В данном реле было одновибраторы были построены на дискретных элементах. Существенно сократить и упростить расчет позволяет применение интегральных микросхем, так как тогда он сводится только к выбору микросхем. По рассчитанным в работе величинам выбрали значения элементов из номинального ряда. Схема электрическая принципиальная полученного по итогам расчетов реле тока приведена в приложении, также приведены печатная плата и сборочный чертеж.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Быстров Ю. А., Мироненко И.Г. Электронные цепи и устройства: Учебное пособие для электротехнических и энергетических вузов. – М.: Высшая школа., 1989 г. 287 с.
2. Воробьев Н.И Проектирование электронных устройств: Учебное пособие. – М.: Высшая школа., 1989. – 223 с.
3. Аналоговые интегральные микросхемы: Справочник / Б.П. Кудряшов, Ю.В. Назаров, Б.В. Тарабрин, В.А. Ушибышев. – М.: Радио и связь, 1981.-160 с.
4. Справочник по электронике для молодого рабочего: 4-е издание, переработанное и дополненное. – М.: Высшая школа., 1987. – 272 с.
www.ronl.ru
Министерство образования и науки Республики Казахстан
Карагандинский Государственный Технический Университет
Кафедра АПП им. проф.
В.Ф. Бырьки
Р е ф е р а т
Дисциплина: «Электрические аппараты и элементы
электропривода»
Проверил: Шошымбекова Г.Т.
Выполнил: ст.гр. ЭЭ-10-1
Сулейменова А.А.
2013
Содержание
Введение 3
Основная часть
Реле напряжения 4
Виды реле напряжения
Установка реле напряжения 7
Заключение 10 Список использованной литературы 11
Введение
К релейным элементам автоматики (реле) относятся устройства, преобразующие плавное изменение входной величины в скачкообразное изменение выходной. Реле широко применяют в системах автоматики в качестве элементов управления и защиты, дискретных датчиков, размножителей сигналов при автоматическом управлении и регулировании различных технологических процессов.
Первое реле было изобретено американцем Джозефом Генри в 1831 г. и базировалось на электромагнитном принципе действия. Следует отметить, что реле Дж. Генри было не коммутационным. Слово реле возникло от английского relay, что означало смену уставших почтовых лошадей на станциях или передачу эстафеты (relay) уставшим спортсменом. Как самостоятельное устройство реле впервые упомянуто в патенте на телеграф Самюэля Морзе.
Реле классифицируют по виду физических величин поступающих на вход реле:
По назначению:
По принципу воздействия на выходную цепь:
По роду величины, на которую реагирует реле:
По исполнению:
Сегодня нельзя представить себе любой электронный прибор, будь-то бытовой или промышленный, в котором не использовалось бы реле напряжения. Электронные приборы постоянно усовершенствуются, приобретают новые функции, уменьшаются в размерах, но их стабильная работа зависит от постоянства напряжения. Таким образом, реле напряжения также постоянно изменяется в размерах, формах, но продолжает, на протяжении всего периода развития электроники, выполнять свою основную функцию.
Колебания напряжения в сети, как резкое его повышение, так и понижение негативно влияет на приборы. Вследствие этого, происходит их выход из строя, а часто и возгорание. Многих бед вызванных изменением сетевого напряжения, можно избежать, используя в электрической цепи реле напряжения. Этот прибор, почти мгновенно, реагирует на изменения напряжения и предохраняет оборудование от поломок.
Состоит реле напряжения из двух основных деталей: устройства контролирующего напряжение и разъединителя, которые находятся в одном корпусе.
Устройство, которое контролирует напряжение в цепи создано на основе микропроцессора или более простые на основе компактора. Реле на основе микропроцессора имеют плавную регулировку нижнего и верхнего пределов срабатывания.
Основным критерием реле есть быстрота его срабатывания. Современные реле срабатывают практически мгновенно, за несколько наносекунд. Чувствительность реле выставляется при помощи потенциометра по специальной шкале.
Главным отличием реле напряжения от стабилизатора есть то, что оно моментально отключает прибор, а не пытается выровнять напряжение. После стабилизации напряжения, прибор автоматически включается. Особенно неоценима его роль при критических, аварийных ситуациях, таких как обрывы и перегрузки.
Реле напряжения - для быта выпускают страны СНГ и, конечно же, Китай. Страны, которые мы привыкли называть "развитой мир", выпускают реле контроля напряжения исключительно для производственного оборудования. Из украинских производителей наиболее известные торговые марки - это "DigiTOP" (г. Донецк), "Зубр" (г.Донецк), "Укрреле" (г. Днепропетровск), "Новатек" (г. Одесса)
В зависимости от типа подключения реле напряжения выпускаются как для одного прибора (с установкой в розетку), так и для группы приборов (в форме удлинителя или тройника) и, конечно же, для всей квартиры/дома (с возможностью установки в электрошкафу). Ниже Вы можете увидеть фотографии реле напряжения для различного вида.
По типам подключения реле разделяют на следующие виды
- Вилка-розетка (V-protector 16AN, РН-101М)
Отличием данного вида реле есть то, что они устанавливаются прямо в розетку. Микроконтроллер наблюдает за состоянием напряжения и показывает его по цифровому табло. Отключение осуществляет электромагнитное реле. Выбор допустимого диапазона напряжения, а также фиксация времени задержки устанавливаются при помощи кнопок.
- Удлинитель (РН-101М, ZUBR P616y, V-protector 10Acy)
В принципе, он аналогичен предыдущему, но основное отличие в том, что этот прибор может иметь несколько розеток. Он является более универсальным, и может защищать одновременно несколько бытовых приборов.
-реле, установленные на DIN-рейку (V-protector 16-80A, ZUBR D340t)
Такое реле напряжения устанавливается в распределительном шкафу. С его помощью можно обезопасить от перепадов напряжения много потребителей, например весь дом. Благодаря своим конструктивным особенностям данный вид реле, может работать в разных независимых режимах. Такой прибор может работать как реле напряжения, так и реле максимального или минимального напряжения, а также в роли реле времени, при этом имея время задержки на включение.
Если мощность нагрузки не поднимается выше 8,5 кВА, то ее коммутация осуществляется самими контактами реле напряжения. В случае, когда нагрузка превышает 8,5 кВА, тогда она отключается с помощью магнитного пускателя, автоматического выключателя необходимой мощности.
Еще одной принципиальной особенностью реле есть наличие однофазных и трехфазных реле напряжения.
Реле напряжения однофазные предназначены для защиты однофазной нагрузки от недопустимых колебаний сетевого напряжения. Имеют широкий диапазон регулировок, в том числе регулировку задержки включения для защиты холодильного, компрессорного и кондиционерного оборудования. Могут применяться как самостоятельные коммутационные аппараты, так и управляющие другими коммутационными аппаратами, например, магнитными пускателями.
Соответственно трехфазные реле напряжения, в основном, используются в промышленности и на предприятиях, где они предохраняют от выхода из строя трехфазное оборудование и трехфазные двигатели. Таким образом, они подходят для всего промышленного оборудования, как станков, так и различных компрессорных, холодильных, установок, которые имеют электропривод.
Также распространено применение таких приборов для контролирования фазности и качества напряжения в рабочей сети. Недостатком трехфазного реле есть то, что при колебаниях напряжения на одной фазе, автоматически будут отключаться и две другие, так как работа трехфазных двигателей без одной фазы не допустима. При наличии перекосов в фазах, такое реле также произведет полное отключение всего оборудования, так как это недопустимо при работе двигателей. Хотя остальные приборы при таких колебаниях могли бы спокойно работать. Поэтому в жилых домах, где нет трехфазных потребителей, практикуют установку однофазного реле на каждую фазу отдельно.
При выборе реле напряжения необходимо брать запас мощности 20 – 30 %. Это нужно потому того, указанная на реле сила тока, означает величину, которую может пропустить через себя реле без вреда для прибора. А при размыкании реле, сила тока несколько превышает номинальную величину. Таким образом, если у вас выключатель на 25А, то для надежности и безопасности работы необходимо взять реле напряжения минимум на 32А, а то и на 40А.
Установка реле напряжения
Вот и вся схема подключения реле контроля напряжения.
Заключение
Очень неприятно, если вследствие аварии в электросети происходит поломка бытовых приборов. Причем это не зависит от нас. Просто кто-то что-то недоделал, в результате чего произошло замыкание или скачки напряжения.
Во избежание этого, необходимо устанавливать реле напряжения, что поможет не попасть в сложную ситуацию в случае отклонения напряжения.
При резком колебании напряжения, когда случается авария, реле напряжения срабатывает довольно быстро, отключая за 0,2 секунды нагрузку. При этом не имеет значение, в сторону уменьшения или увеличения оно поменялось.
Реле работает при напряжении в сети 100-400 вольт. Благодаря наличию переключателей появляется возможность применения реле в 4-х четырех режимах:
Во-первых, отключение при уменьшении и увеличении напряжения более допустимой нормы;
Во-вторых, отключение при уменьшении напряжения менее допустимой нормы;
В-третьих, отключение при увеличении напряжения выше допустимой нормы;
В-четвертых, в качестве реле времени, задерживая включение.
Кроме того, происходит регулирование времени, которое требуется на автоматическое повторное включение реле напряжения после того момента, когда напряжение будет восстановлено. Имеется возможность выставления времени АПВ до 15 минут. Подключение реле напряжения происходит также довольно легко и просто.
Список использованной литературы
myunivercity.ru
Практическая работа №10
Изучение конструкций реле, применение в схемах релейной защиты
Цель работы: Ознакомиться с конструкциями реле и применением их в схемах релейной защиты.
Ход работы:
Релейной защитой называется специальные устройства (реле, контакторы, автоматы и т.д.) обеспечивающие автоматическое отключение повреждённой части установки или приводит в действии сигнализацию.
Реле называется аппараты, замыкающие или размыкающие электрические сети, или механически воздействуют на выключатели при заданном значении величин напряжения, на которые они реагируют.
Указательные реле (рис. 1) используются в схемах РЗ и автоматики в качестве указателей срабатывания этих устройств. Устройство реле РУ-21, широко распространенного в настоящее время, состоит из электромагнита с обмоткой 1. Когда по обмотке проходит ток, якорь 2 притягивается, освобождая флажок (блинкер) 3. Флажок падает под действием собственного веса и занимает положение, при котором oн виден через смотровое окно 4. Возврат флажка в исходное положение производится нажатием на кнопку 5.
Тепловые реле применяются для защиты от перегрузок в сетях напряжением до 1 кВ. Такие реле входят в конструкцию магнитных пускателей.
Рассмотрим реле с использованием полупроводниковых приборов (диодов и транзисторов). Эти реле обладают малым временем возврата и малыми погрешностями по току срабатывания, относятся к бесконтактным аппаратам, в которых используются усилительные свойства транзисторов. Принцип действия полупроводниковых реле сводится, как правило, к скачкообразному изменению тока в электрической цепи при воздействии на него, управляющего сигнала. К недостаткам таких реле следует отнести: наличие небольшого тока в цепи нагрузки в положении «выключено», в связи, с чем бесконтактные реле не могут быть использованы для полного разрыва цепи; большие разбросы характеристик, зависимость от температуры, нелинейность сопротивлений.
Промежуточное реле РП – 341
Промежуточные реле (рис. 2), как правило, выполняются на электромагнитном принципе и предназначены для увеличения числа контактов основного реле, когда при его срабатывании требуется замкнуть и разомкнуть несколько цепей. Кроме того, промежуточные реле имеют значительно более мощные контакты по сравнению с контактами основного реле. Поэтому, если необходимо замыкание
Рисунок 2 – Промежуточное реле РП – 341
или размыкание цепей такой мощности, на которую контакты основного реле не рассчитаны, то они сначала замыкают цепь катушки промежуточного реле, которое своими контактами замыкает соответствующие цепи основного реле. При прохождении тока по катушке 1, превышающего ток нормального режима, срабатывает якорь 3 магнитнойсистемы 2. С помощью рычага 6 замыкаются контакты 4 и 5.
Реле прямого действия ЭТ – 520
Рассмотрим принцип действия и конструкции различных типов реле, применяемых в схемах РЗ. На рис. 3 показана конструкция электромагнитного реле серии ЭТ-520 мгновенного срабатывания. Ток срабатывания реле регулируется натяжением спиральной пружины 4 с помощью рычага 7. Обмотка 1, расположенная на сердечнике 2, состоит из двух секций, что позволяет последовательным или параллельным включением секций изменять пределы регулирования тока срабатывания четырьмя ступенями. Якорь 3 поворачивается и контактный мостик 5 замыкает неподвижные контакты 6, чем обеспечивается подача отключающего импульса на выключатель. У ставка реле устанавливается на шкале 8.
Рисунок 3 – Токовое реле ЭТ – 520.
Реле тока РТ – 80
По принципу действия данное реле является комбинированным, состоящим из индуктивного и электромагнитного элементов. При перегрузках, когда величина тока в обмотке реле меньше тока срабатывания электромагнитного элемента, отключение происходит с выдержкой времени за счёт индукционного элемента, а при токах в обмотке реле, превышающих ток срабатывания индукционного элемента, срабатывает электромагнитный элемент без выдержки времени.
При протекании по обмотке реле тока диск индукционного элемента медленно вращается, причем его вращению препятствует тормозной момент создаваемый постоянным магнитом. Под действием электромагнитного момента, создаваемое током реле рамка поворачивается, червяк входит в зацепление с зубьями сегмента, начинает постепенно подниматься, преодолевая усилия пружины и специальной планкой замыкает контакты реле. Время срабатывания регулируется винтом.
Электромагнитный элемент состоит из ярма электромагнита иякоря, через которые замыкается часть потоков рассеиванияэлектромагнита. При протекании больших токов по обмотке реле, якорь втягивается и без выдержки времени замыкает контакты реле.Токи срабатывания электромагнитного элемента регулируетсяизменением количества витков обмотки и погашением регулировочноговинта.
Рисунок 4 – Реле тока РТ – 80
Реле напряжения РНТ
Пo конструкции реле максимального напряжения схожи с реле максимального тока, но катушка имеет большее число витков меньшего сечения провода. При подключении напряжения подвижные контакты замыкают неподвижные. При падении напряжения до установленных значений подвижных контакты под действием пружины возвращается в исходное положение, тем самым размыкается (силовая) цепь. На этих реле так же имеются дополнительные пары нормально разомкнутых контактов, которые при срабатывании замыкаются и сигнализируют об этом.
Рисунок 5 – Реле напряжения РНТ
Реле времени ЭВ
Реле времени (рис. 6) предназначено для создания выдержки времени срабатывания РЗ.
Рисунок 6 – Реле времени типа ЭВ
Реле времени имеют выдержки в диапазоне 0,1–20 с. Наибольшее распространение получили реле времени с часовыми механизмами. При подаче напряжения на обмотку 1 реле якорь 3 втягивается, палец 2освобождается и под действием пружины 4 происходит поворот зубчатого сектора 5 по часовой стрелке, а шестерня 8 и подвижной контакт 9 поворачиваются против часовой стрелки, что приводит к замыканию контактов 10. Выдержка времени регулируется перемещением контактов 10 по шкале 11, отградуированной в секундах; контакты б и 7 мгновенного срабатывания без выдержки времени.
Принципиальные схемы рассмотренных выше реле (схемы выходов):
а) Реле тока прямого действия Pf-40/50
б) Реле тока РТ – 81/1 – У4
в) Реле напряжения РН – 54/160
Вывод: Ознакомились с конструкциями реле и применением их в схемах релейной защиты.
www.ronl.ru
