SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA NR 5

PRZEKAŹNIKI OBOJĘTNE

1. Wstęp teoretyczny:

Przekaźnik – stanowi element pośredniczący pomiędzy obwodem sterującym a obwodem sterowanym. Pod wpływem określonych sygnałów elektrycznych w obwodzie sterującym przekaźnik zmienia jeden lub wiele obwodów sterowanych. Z tego względu przekaźnik jest charakteryzowany nie tylko za pomocą jego własnych parametrów, ale w powiązaniu z charakterystykami obwodów sterowanych i sterujących.

Przekaźniki elektromagnetyczne działają na zasadzie elektromagnesu: prąd płynący w cewce przekaźnika wywołuje pole magnetyczne w rdzeniu, które przyciąga żelazną kotwicę, która zamyka (lub otwiera) odpowiedni styk lub grupę styków.

Przekaźnik składa się z trzech układów:

Układu odbiorczego przeznaczonego do odbioru zasilania prądu stałego lub przemiennego małej częstotliwości i składającego się ze zwojnicy nawiniętej na stalowy rdzeń.

Układu pośredniczącego, który zamienia energię elektryczną układu odbiorczego na energię strumienia magnetycznego, który pojawia się w obwodzie magnetycznym złożonym z rdzenia, kotwicy i jarzma.

Układu wykonawczego, który uruchamia pod działaniem kotwicy zestawy sprężyn stykowych.

Prąd, który przepływa w cewce wytwarza strumień magnetyczny w tej cewce, który przyciąga jarzmo do rdzenia. W wyniku tego następuje ruch kotwicy, który uruchamia zestaw sprężyn stykowych.

Rodzaje styków:

Styki zwierne „T” - zamykają się przy działaniu kotwicy.

Zestyki rozwierne „R” - rozwierą się pod działaniem kotwicy.

Zestyki przełączające „RT” i „PT”.

Zestyki przełączne bezprzerwowo - przełącza się przy przeciągnięciu kotwicy, przy czym zestyk zwierny zamyka się przed rozwarciem styku rozwiernego.

Rodzaje przekaźników:

1. Przekaźnik statyczny - przekaźnik, którego działanie jest oparte na wykorzystaniu elementów elektronicznych, magnetycznych, optycznych lub innych, z wykluczeniem elementów ruchomych.

2. Przekaźnik czasowy - przekaźnik, którego mechanizm lub układ realizuje różne funkcje czasowe, np: opóźnione załączanie, opóźnione odpadanie, impulsowanie itp.

3. Przekaźnik bezpieczeństwa - przekaźnik przeznaczony do ważnych pod względem bezpieczeństwa układów sterowania urządzeń elektrycznych np. silników, maszyn przemysłowych.

4. Przekaźnik zatrzaskowy ma dwa spoczynkowe stany (bistabilne). Przekaźniki te są również nazywane "impulsowymi", "podtrzymującymi", "bistabilnymi", "pamięciowymi". Gdy prąd zostanie wyłączony, przekaźnik pozostaje w ostatnim stanie.

5. Przekaźnik priorytetowy – urządzenie nadzorujące w sposób ciągły pobór prądu w obwodzie priorytetowym pozwalające na ograniczenie mocy przyłączeniowej; w czasie uruchomienia się jednego z urządzeń o dużej mocy po przekroczeniu nastawionej wartości przekaźnik wyłącza inny odbiornik energochłonny niepriorytetowy.

Przykłady zastosowań przekaźników:

1. Systemy alarmowe, monitoringu i detekcji.

2. Elektroniczne urządzenia telekomunikacji i teletransmisji.

3. Elektroniczne układy sterowania i nadzoru.

4. Elektroniczne urządzenia klimatyzacji i wentylacji.

5. Przemysł i automatyka budynków.

6. Sprzęt AGD.

7. Aparatura kontrolno – pomiarowa.

8. Elektroniczne urządzenia AV.

9. Maszyny biurowe.

10. Maszyny rolnicze.

11. Układy oświetlenia.

12. Taśmy podajników pras hydraulicznych.

13. Podzespoły pociągów i trakcji kolejowych.

2. Wyznaczanie charakterystyki t_pp = f(k_p):

Po podłączeniu układu zgodnie ze schematem w instrukcji określiliśmy wartość prądu przyciągania I_p = 30 mA. Następnie dokonaliśmy pomiarów czasu przełączania przy przyciąganiu t_pp dla zadanych wartości natężenia prądu I, a następnie uwzględniając odpowiednie wartości prądu obliczyliśmy współczynnik zapasu k_p. Skorzystaliśmy z wzoru $k_{p} = \frac{I}{I_{p}}$.

I	mA	30	50	70	90	110	130	150	175	200	250	300
tpp	ms	140	35	28	20	25	25	30	17	13	9	12
kp		1	1,67	2,33	3	3,67	4,33	5	5,83	6,67	8,33	10

3. Wyznaczenie charakterystyk:

t_zz = f(k_p),  t_rr = f(k_p),  t_rz = f(k_p),  t_zr = f(k_p)

Po podłączeniu układu zgodnie ze schematem zamieszczonym w sprawozdaniu dla określonych wartości natężenia prądu odczytaliśmy wartości czasu zwierania zestyków zwiernych t_zz, czas rozwierania zestyków rozwiernych t_rr, czas rozwierania zestyków zwiernych t_rz, czas zwierania zestyków rozwiernych t_zr.

I	mA	33	50	70	90	110	130	150	175	200	250	300
tzr	ms	35	55	43	49	57	63	61	55	60	55	42
trz	ms	29	48	37	47	50	49	53	54	47	42	35
trr	ms	490	200	120	90	70	58	42	38	35	28	22
tzz	ms	550	240	150	110	95	84	72	60	52	44	39
kp	mA/mA	1	1,52	2,12	2,73	3,33	3,94	4,55	5,30	6,06	7,58	9,09

4. Układy pracy przekaźnika obojętnego:

Zbadaliśmy wpływ elementów dołączonych do cewki przekaźnika na jego czasy działania. Pomiary dokonaliśmy dla znamionowej wartości prądu I_zn = 33 mA.

1. Bez elementu

2. Cewka podłączona szeregowo

3. Rezystor podłączony szeregowo

4. Rezystor podłączony szeregowo, kondensator podłączony równolegle do cewki przekaźnika

5. Rezystor podłączony szeregowo, kondensator podłączony równolegle do rezystora

6. Rezystor podłączony równolegle do przekaźnika

7. Rezystor i kondensator podłączone równolegle do przekaźnika

8. Cewka podłączona równolegle do przekaźnika

	a	c
trz	ms	35
tzz	ms	490
I	mA	33

c: Rezystor podłączony szeregowo:

Zaobserwowaliśmy wzrost czasu zwarcia o 50 ms i spadek czasu rozwarcia o 1 ms w stosunku do czasów działania bez podłączonych dodatkowych elementów. Wpływ rezystancji nie ma praktycznie wpływu na czas rozwarcia. Ma natomiast duży wpływ na czas zwarcia. Podłączenie dodatkowego oporu szeregowego w obwód sterujący powoduje zmniejszenie stałej czasu, która jest proporcjonalna do indukcyjności a odwrotnie proporcjonalna do oporu, co w konsekwencji powoduje zmniejszenie czasu przyciągania przekaźnika. Na rezystorze włączonym szeregowo w układ następuje strata mocy.

5.Wnioski:

Jak widać charakterystyka prądowo czasowa dla zwierania zestyku zwiernego ma charakter malejący. Wraz ze wzrostem natężenia prądu, czas zwierania zestyku zwiernego ma co raz niższe wartości. Jak można zaobserwować, dla niskich wartości natężenia krzywa bardzo gwałtownie maleje, następnie dla wyższego natężenie spadek wartości czasów zwierania jest znacznie łagodniejszy. Ogółem można stwierdzić iż charakterystyka t_zz (I) ma kształt hiperboli. Wszelkie odchylenia od przyjętej linii trędu można tłumaczyć błędami wykonanymi przez nas podczas odczytu wartości pomierzonych.

Porównując charakterystykę czasowo prądową rozwierania zestyków rozwiernych można zauważyć iż czasy rozwierania są mniejsze niż czasy zwierania zestyków zwiernych dla tych samych wartości natężenia. Podobnie jak poprzednio analizowana krzywa, t_rr (I) ma również kształt zbliżony do hiperboli . Dla małych wartości natężenia , czasy gwałtownie maleją natomiast dla wyższych wartości natężenia czasy rozwierania maleją mniej gwałtownie.

Charakterystyki czasowo prądową rozwierania styków zwiernych oraz zwierania styków rozwiernych można zgrupować. Jak widać obydwie krzywe mają bardzo podobny przebieg.

Krzywa t_zr(I) ma charakter rosnący. Wraz ze wzrostem wartości natężenia, wartość czasu rozwierania wzrasta. Charakterystyka rośnie w sposób łagodny (w przeciwieństwie do poprzednio rozważanych charakterystyk t_zz oraz t_rr), nie liniowy. Wartości czasów porównując pomiar pierwszy z ostatnim, mają niewielki rozrzut wartości.

Charakterystyka t_rz(I) porównywana z t_zr(I) wyróżnia się tym iż dla tych samych natężeń, przyjmuje ona niższe wartości czasów. Można zauważyć iż w przybliżeniu, t_rz(I) jest przesunięciem poprzedniej krzywej o wektor względem osi oy.