Sprawozdanie z ćwiczenia nr 5

Przekaźniki obojętne

1.Teoria

Przekaźniki elektromagnetyczny działają podobnie jak elektromagnes. Prąd płynący w cewce przekaźnika wywołuje pole magnetyczne w rdzeniu i tym samym przyciąga lub odpycha 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 , które zamykają się przy działaniu kotwicy

Zestyk rozwierny , który rozwiera się pod działaniem kotwicy

Zestyk przełączający.

2. Przebieg ćwiczenia

1. Wyznaczanie charakterystyki t_pp = f(k_p)

Po podłączeniu układu zgodnie ze schematem w instrukcji określiliśmy wartość prądu przyciągania I_p=33mA 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	32	50	70	90	110	130	150	175	200	250	300
tpp	ms	245	39	31	27	28	26	30	23	18,5	14,5	12,5
kp	mA/mA	1	1,52	2,12	2,72	3,33	3,94	4,55	5,3	6,06	7,58	9,09

1. 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
tzz	ms	700	280	175	130	100	90	80	66	54	42	38
trr	ms	620	250	145	105	80	66	53	40	36	30	26
trz	ms	12	27	33	35	36	37	38	38	38	40	40
tzr	ms	20	32	39	41	42	43	44	45	45	46	46
kp	mA/mA	1	1,52	2,12	2,72	3,33	3,94	4,55	5,3	6,06	7,58	9,09

Wyznaczenie charakterystyk

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

3.Układy pracy przekaźnika obojętnego

Zbadaliśmy wpływ elementów dołączonych do cewki przekaźnika na jego czasy działania. Pomiary dokonaliśmy dla znamionowej wartości prądu I_zn = 38 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	b	c	d	e	f	g	h
tzz	ms	440	1000	275	530	330	440	420
trz	ms	16	26	19	0	19	62	90
I	mA	38	38	38	38	38	38	38

Wnioski

Charakterystyki zależności czasów od współczynnika zapasu

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.

Cewka podłączona szeregowo:

Zaobserwowaliśmy wzrost czasu zwarcia zestyków zwiernych i rozwarcia zwiernych w porównaniu z układem bez podłączonych elementów. Wzrost czasu zwierania można wytłumaczyć powolniejszym narastaniem prądu spowodowanym obecnością indukcyjności.

Rezystor podłączony szeregowo:

Zaobserwowaliśmy zmniejszenie czasu zwarcia o prawie polowę w stosunku do układu bez elementów i niewielki wzrost czasu rozwarcia. 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.

Rezystor podłączony szeregowo, kondensator podłączony równolegle do cewki przekaźnika:

Wpływ tych elementów powoduje wzrost zarówno czasu zwarcia jak i czasu rozwarcia. Zwiększanie czasu zwierania spowodowane jest powolnym narastaniem prądu na skutek ładowania się kondensatora. Rozładowanie kondensatora ma wpływ na zwiększenie się czasu rozwarcia.

Rezystor podłączony szeregowo, kondensator podłączony równolegle do rezystora:

Zaobserwowaliśmy zmniejszenie się czasu zwierania oraz minimalną różnicę w czasach zwalniania. Połączenie takie zwiększa rezystancję wypadkową i dlatego mamy krótszy czas zwierania.

Rezystor podłączony równolegle do przekaźnika:

W tak podłączonym do przekaźnika rezystorze czas zwierania zestyków powinien jest taki sam jak w układzie bez żadnych elementów. Natomiast czas rozwierania zestyków jest większy w stosunku do układu bez włączonych dodatkowych elementów.

Rezystor i kondensator podłączone równolegle do przekaźnika:

Włączony w układ kondensator powinien zwiększyć czas Czas rozwierania zwiększa się, ponieważ w momencie wyłączania napięcia sterującego następuje rozładowywanie kondensatora.

Cewka podłączona równolegle do przekaźnika:

Indukcyjność cewki włączonej równolegle do przekaźnika nie ma wpływu na czas zwierania. Natomiast zmniejsza czas rozwierania.