Ad.1 Wyznaczanie charakterystyk czasowych przekaźników.

Ad.1.1 Wyznaczanie charakterystyki tpp=f(kp).

W tym punkcie badamy charakterystykę t_pp - czasu przełączania zestyków przy przyciąganiu w zależności od k_p. Aby wykreślić taką charakterystykę należy: zmierzyć prąd przyciągania , obliczyć współczynnik zapasu za pomocą wzoru kp=I/Ip (gdzie: I - prąd płynący w obwodzie , Ip - prąd przyciągania) a następnie nanieść dane na wykres. Czas t_pp jest to czas mierzony od momentu zakończenia rozwierania zestyków rozwiernych do momentu zakończenia zwierania zestyków zwiernych

I	MA	29,25	50	70	90	110	130	150	175	200	250	300
tpp	ms	171	28,1	23,4	19,3	21,1	24,1	22,5	18,6	15,3	11,8	10,5
		1	1,7	2,39	3,08	3,76	4,44	5,13	5,98	6,83	8,55	10,26

Pomiar prądu przyciągania wykazał że wynosi on 29.5[mA].

Pomiar czasu przełączania przy przeciąganiu wykazał nam jego zależność od współczynnika zapasu którą można określić jako asymptotyczną.

Możemy stwierdzić , że wraz ze wzrostem współczynnika zapasu skraca się czas przełączania przy przeciąganiu . Jest to najbardziej widoczne dla niskich współczynników kp . Tak więc dla kp=1 czas przełączania tpp wynosił 480[ms] , dla kp=1.69 czas tpp zmalał do 32[ms] , a dla kp=2.37 wynosił 26.2[ms] .

Dalszy wzrost współczynnika zapasu nie spowodował zmian czasu przełączania większych niż o 5[ms] .

W wynikach zamieszczonych w tabeli znajdują się dwie wartości odbiegające od pozostałych . Dla kp=4.4 , oraz dla kp=5.08 czasy tpp były większe od czasu przełączania uzyskanego dla kp=3.72 . Niezgodność ta jest prawdopodobnie wynikiem niedokładnego odczytu uzyskanego np. po przez złe dobranie zakresu na mierniku krótkich czasów MT1 , lub amperomierzu .

Ad.1.3 Wyznaczanie charakterystyk tzz=f(kp), trr=f(kp), trz=f(kp),

tzr=f(kp).

Ćwiczenie to polegało na zbadaniu zmian czasów tzz, trr, trz, tzr, w reakcji na zwiększanie się współczynnika zapasu . Na podstawie uzyskanych wyników można stwierdzić , że czasy tzz i trr mają odwrócone charakterystyki w stosunku do czasów trz i tzr . Oznacza to , że czasy tzz i trr maleją wraz z wzrostem współczynnika kp , a czasy tzr i trz rosną.

Przyczyna tego zjawiska leży w zasadzie działania przekaźnika .

Podstawowymi elementami tego urządzenia są rdzeń, uzwojenie, jarzmo, zestyki zwierne i rozwierne, oraz kotwica.

Kotwica służy do zwierania i rozwierania zestyków, jest poruszana przez obwód magnetyczny, czyli rdzeń z uzwojeniem. Pojawienie się napięcia na zaciskach powoduje narastanie prądu sterującego i strumienia magnetycznego. W pewnym momencie strumień magnetyczny posiada na tyle dużą wartość, ze zaczyna przyciągać kotwicę. Zmniejsza się jej odległość od rdzenia i tym samym zwiększa strumień magnetyczny przy nie zwiększającym się prądzie sterującym.

Kotwica przemieszcza się do góry zwierając zestyki zwierne, a rozwierając rozwierne.

W momencie przerwania obwodu następuje zmniejszanie prądu sterującego i strumienia magnetycznego, by po przekroczeniu ich pewnej wartości kotwica pod wpływem swego ciężaru opadła w dół zwierając zestyki rozwierne, a rozwierając zestyki zwierne. Tak więc zmniejszanie się czasów tzz i trr wraz z zwiększaniem się wartości współczynnika kp wynika z szybszego narastania strumienia magnetycznego i co za tym idzie wcześniejszego przyciągnięcia kotwicy. Zwiększanie się czasów tzr i trz wraz z zwiększaniem się wartości współczynnika zapasu można wytłumaczyć zwiększającym się namagnesowaniem rdzenia, wynikiem czego jest jego powolniejsze rozmagnesowywanie po przerwaniu obwodu. Zjawisko namagnesowywania i rozmagnesowywania rdzenia można przedstawić za pomocą pętli histerezy.

Ad.2 Układy pracy przekaźnika obojętnego.

W układach automatyki uzwojenia przekaźników często są łączone szeregowo bądź równolegle z innymi, najczęściej biernymi elementami obwodu.

W zależności od rodzaju łączonych elementów a także ich układu wywiera to wpływ na pracę przekaźnika zmieniając np. czas działania, czy też „uczulając” na wybrany parametr prądu.

Wartości czasów działania przekaźnika można kształtować w zależności od wymagań przez włączenie uzwojenia przekaźnika w odpowiednim układzie złożonym z oporu, pojemności lub indukcyjności, a także przez zastosowanie dodatkowych uzwojeń przekaźnika lub tulei nakładanych na rdzeń przekaźnika.

Ad.2.B Praca przekaźnika z dodatkowym oporem i indukcyjnością.

Przedstawiony na schemacie układ składa się z indukcyjności i oporu połączonych szeregowo z przekaźnikiem .Układ ten spowolni przebiegi narastania i zmniejszania się prądu, a zatem i strumienia magnetycznego, co oznacza wydłużenie czasów przyciągania i zwalniania

wskutek zwiększenia się stałej czasowej opisanej wzorem:

τ=L/R

Ad.2.C Praca przekaźnika z dodatkowym oporem szeregowym.

Jeśli w obwód sterujący przekaźnika włączymy dodatkowy opór Rd, wówczas przebieg prądu ma postać określoną równaniem :

U=i*Rp+i*Rd+L*(di/dt)

gdzie: Rp-rezystancja uzwojenia , L-indukcyjność uzwojenia.

Rozwiązaniem tego równania jest :

i=[U/(Rp+Rd)]*(1-e )

gdzie: τ=L/(Rp+Rd)

Czas przeciągania tp jest zależny od czasu rozruchu tr i wynosi:

tp=χp*tr

gdzie: χp - współczynnik zależny od konstrukcji przekaźnika

Przy czym tr=τ1*ln[kp/(kp-1)]

Z wzorów wynika, że przy powiększaniu wartości oporu szeregowego Rd włączonego w obwód sterujący następuje zmniejszanie się stałej czasu, a zatem i zmniejszanie czasu przyciągania przekaźnika przy tej samej wartości współczynnika zapasu.

Ad.2.D Praca przekaźnika z oporem szeregowym zbocznikowanego

pojemnością.

Równoległe do uzwojenia przekaźnika przyłączenie pojemności stosujemy głównie w celu zwiększenia jego czasu zwalniania. Czas zwalniania przekaźnika zbocznikowanego jest znacznie większy od czasu zwalniania tego samego przekaźnika pracującego bez kondensatora. Równoległe przyłączenie kondensatora do uzwojenia przekaźnika wywołuje także zmianę czasu przyciągania.

Ad.2.E Praca przekaźnika z oporem szeregowym zbocznikowanym

pojemnością.

Równoległe przyłączenie kondensatora do rezystancji nie powinno spowodować różnicy w czasach zwalniania w stosunku do pracy przekaźnika połączonego z oporem szeregowym. Jest to spowodowane rozładowywaniem kondensatora przez rezystor. Połączenie takie natomiast zwiększa rezystancje wypadkową co powoduje skrócenie czasu przyciągania.

Ad.2.F Praca przekaźnika ze zbocznikowaną rezystancją.

Rezystancja przyłączona równolegle spowoduje wydłużenie się czasu zwalniania, jest to spowodowane podtrzymaniem strumienia magnetycznego przez prąd przepływający , przez uzwojenie i rezystancję.

Ad.2.G Praca przekaźnika zbocznikowanego szeregowo połączonym

rezystorem i kondensatorem.

Przyłączenie takie rezystora i kondensatora sprzyja wydłużaniu się czasu zwalniania, tak jak to zachodzi w przypadku przekaźnika zbocznikowanego

samą rezystancją.

Ad.2.H Praca przekaźnika zbocznikowanego szeregowo połączonym

opornikiem i indukcyjnością.

Wpływ indukcyjności możemy porównać z wpływem jaki wywiera na przekaźnik zbocznikowanie go rezystancją. Indukcyjność więc nie wywiera wpływu w sposób znaczący na czas zwierania. Układ ten natomiast skróci czas rozwierania.

---