Katedra Sterowania i InŜynierii Systemów 3 Temat Badanie przekaźników 1. Cel ćwiczenia. Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z działaniem i własnościami wybranych przekaźników. 2. Wiadomości podstawowe. Przekaźniki spełniają dwie podstawowe funkcje: Zapewniają galwaniczne oddzielenie pomiędzy sekcją sterowania i sekcją przełączania. UmoŜliwiają przełączanie obciąŝeń duŝej mocy z wysokim napięciem i/lub prądem o wysokim natęŝeniu przy małym zuŝyciu energii nawet przy małych sygnałach elektrycznych Pod względem konstrukcyjnym przekaźniki dzielimy na: elektromechaniczne (zawierające elementy ruchome), elektroniczne (statyczne nie zawierają elementów ruchomych), w których skokową zmianę wywołują podzespoły elektroniczne, magnetyczne, optyczne. W przekaźniku elektromechanicznym moŝna wyróŝnić dwie sekcje: Sekcje sterowania - przełącznik elektromagnetyczny, Sekcje przełączania część przełączająca podłączona bezpośrednio do obciąŝenia elektrycznego. W skład sekcji sterowania wchodzi elektromagnes, który powoduje przetwarzanie prądu elektrycznego na strumień magnetyczny, który wytwarza siłę poruszającą część przełączającą. Układ elektromagnesy zbudowany jest z następujących części: Cewki (budowane są róŝne napięcia prądu stałego lub przemiennego), Rdzenia ferromagnetycznego, Jarzma ferromagnetycznego, Ruchomej zwory ferromagnetycznej, Elementy dodatkowe. Na rysunkach 1,2 przedstawiono układ elektromagnesu, oraz budowę przekaźnika. W najprostszym przypadku układem sekcji przełączania jest styk (zestyk) przełączny, który przedstawiono na rysunku 3. Istnieją róŝne konfiguracje schematów styków, w celu rozwiązania róŝnych wymagań związanych z problemami uŝytkowania: Zestyki zwierne normalnie otwarte (NO), Zestyki rozwierne normalnie zamknięte (NC), Zestyki przełączne. 1
Na rysunkach w punkcie 2 przedstawiono wygląd, schemat wyprowadzenia styków oraz budowę przekaźników zastosowanych w ćwiczeniu. Rys. 1 Widok elektromagnesu Rys. 2 Budowa przekaźnika Rys. 3 Budowa sekcji przełączającej. 2
Dobierając przekaźnik do układu sterowania naleŝy uwzględnić następujące parametry: wartość napięcia zasilającego cewkę, czy cewka będzie zasilania prądem stałym (DC), czy przemiennym (AC), liczbę styków przekaźnika, obciąŝalność styków maksymalny prąd płynący przez styki [A], Wszystkie parametry moŝna znaleźć w katalogach przekaźników (do opracowania dołączono katalogi przekaźników). Przekaźniki czasowe. Przekaźniki czasowe umoŝliwiają uzyskanie zwłoki czasowej czas zadziałania lub czas odpadu jest celowo wydłuŝony. Mogą one być wykonane jako samodzielne przekaźniki lub jako elementy wbudowane w zespoły przekaźnikowe. Rodzaje przekaźników czasowych: z mechanizmem zegarowym i napędem elektromagnesowym, z silnikem synchronicznym, uruchamiane elektromagnesem, lecz hamowane mechanizmem z tarczą obracającą się w polu magnesu trwałego. elektroniczne wykorzystujące ładowanie i rozładowanie kondensatora. Przekaźnik impulsowy. Przekaźnik impulsowy jest przykładem przekaźnika bistabilnego, który w wyniku pobudzenia (podanie napięcia zasilającego) zmienia swój stan i pozostaje w tym stanie nawet po zaniku wielkości pobudzającej. Kolejne pobudzenie powoduje zmianę stanu przekaźnika. Przykładem przekaźników impulsowych są przekaźniki serii 26 firmy FINDER (rys. 7). Na rysunku 8 przedstawiono sekwencje kroków przekaźników serii 26. 3. Zestaw ćwiczeniowy. W skład zestawu ćwiczeniowego wchodzą: - mierniki wielkości elektrycznych: woltomierz analogowy oraz amperomierz analogowy, watomierz cyfrowy, watomierz analogowy - odbiornik rezystancyjny R o, - przewody łączeniowe, - źródło zasilania napięciem przemiennym. 4. Przebieg ćwiczenia. UWAGA Łączenie układów do badania przekaźników wykonać przy wyłączonym zasilaniu prowadzący po sprawdzeniu układu załącza zasilanie. Podczas realizacji ćwiczenia dokonać oględzin, prób działania i sprawdzenia własności następujących przekaźników. Zapoznać się z katalogami przekaźników i zamieszczonymi w nich parametrami. Wszystkie układy połączeń zrealizować na stanowisku do badania przekaźników i łączników elektrycznych. Zaciski wyłączników i lampek sygnalizacyjnych zostały wyprowadzone na listwę zaciskową. 3
4.1. Przekaźnik elektromagnetyczny przekaźnik przemysłowy serii F55 (firmy FINDER) Rys. 4 Widok i schemat wyprowadzeń przekaźnika serii F55 4.1.1. NaleŜy zwrócić uwagę na działanie styków zwiernych i rozwiernych. Połączyć układ wg schematu 1 rys. 5. Rys. 5. Schemat 1 4
4.1.2. Realizacja układu podtrzymania przekaźnika połączyć układ wg schematu 2 rys 6. 4.1.3. Pytania: Rys. 6 Schemat 2 Jaka jest róŝnica między stykiem zwiernym, rozwiernym? W jakim przypadku naleŝy zastosować układ z podtrzymaniem? 4.2. Przekaźnik impulsowy Rys. 7. Widok i schematy wyprowadzeń (róŝna liczba styków) przekaźnika impulsowego F26. 5
Rys.8 Sekwencje kroków przekaźnika impulsowego w zaleŝności od ilości styków. 4.2.1. Sprawdzić działanie i własności przekaźnika impulsowego połączyć układ wg schematu 3; 4.2.2. Pytania: Rys. 9. Schemat 3 Jaka jest róŝnica między przekaźnikiem tradycyjnym (p.2.1), przekaźnikiem impulsowym? Gdzie moŝna wykorzystać przekaźniki impulsowe? 6
4.3. Przekaźnik czasowy przekaźnik czasowy TRM-9 Rys 10. Widok i schemat wyprowadzeń przekaźnika czasowego TRM-93 4.3.1. Połączyć układ do badania przekaźnika wg schematu 4 rys. 11 Rys. 11 Schemat 4 4.3.2. Sprawdzić funkcję opóźnionego zadziałania przekaźnika przy 5 róŝnych nastawach czasu T N (zmiana zakresu czasu za pomocą pokrętła 1 rys. 10) i wykonać pomiary czasu zadziałania. Na podstawie wykonanych pomiarów obliczyć błąd względny. 7
Lp. Nastawa czasu T N [s] Czas zadziałania T[s] 1 2 3 4 5 Błąd względny δ[%] Błąd względny czasu zadziałania: T T δ % = T N N 100 4.3.3. Badania funkcji przekaźnika czasowego. NaleŜy zrealizować cztery wybrane przez prowadzącego funkcje czasowe przekaźnika (wybór funkcji przekaźnika za pomocą pokrętła 2 funkcje E, R, Wu, Wa, Bp, Bi, Ws, Esa, P, I). Zidentyfikować (nazwać) badane funkcje przekaźnika czasowego. Zmierzyć czasy zadziałania przekaźnika i wykreślić przebiegi czasowe. 4.3.4. Pytania: Czym róŝnią się wybrane funkcje? Zaproponować przykład zastosowanie przekaźnika czasowego w zaleŝności od funkcji działania przekaźnika. 4.4. Badanie histerezy przekaźnika. 4.4.1. Zapoznać się z parametrami przekaźnika, określić napięcie znamionowe cewki przekaźnika. 4.4.2. Połączyć układ wg schematu 5 rys.12. 4.4.3. Zwiększając napięcie zasilania od 0V do wartości napięcia znamionowego cewki przekaźnika zmierzyć wartość natęŝenia prąd i napięcia, przy którym nastąpiło przełączenie stanu przekaźnika. 4.4.4. Zmniejszając napięcie zasilania od wartości napięcia znamionowego cewki przekaźnika do 0V, zmierzyć wartość natęŝenia prądu i napięcia, przy którym nastąpi wyłączenie przekaźnika. 4.4.5. Porównać uzyskane wyniki badań. Rys.12. Schemat 5 8
UWAGA Łączenie układów do badania przekaźników wykonać przy wyłączonym zasilaniu prowadzący po sprawdzeniu układu załącza zasilanie. 5. Sprawozdanie 1. W sprawozdaniu zamieścić opis przebiegu ćwiczenia wraz z udokumentowanymi połączeniami, które wykonano podczas ćwiczenia. 2. Przedstawić przeprowadzone w trakcie ćwiczenia obliczenia. 3. Sprawozdanie powinno zawierać omówienie wyników i wnioski. 6. Literatura 1. Elektrotechnika i elektronika dla nieelektryków, Praca zbiorowa, WNT, Warszawa 2004, wydanie 6. 2. Podstawy elektrotechniki i elektroniki dla elektryków. Część 1 i 2, autor: A. Chochowski, WSiP, Warszawa 2002. 3. Praca zbiorowa, PORADNIK ELEKTRYKA. 4. J. Kostro, Elementy, urządzenia i układy automatyki, 5. Strona internetowa firmy Mikrobest: www.mikrobest.komputronik.pl 6. Strona internetowa firmy Relpol: www.relpol.com.pl 9
10
11