Приборы автоматики. Практическая самостоятельная работа по электрооборудованию
методическая разработка на тему

Департамент образования города Москвы

Государственное автономное образовательное учреждение

среднего профессионального образования города Москвы

«Технологический колледж №28»

Евдокимов П.Е.

Дисциплина: 

Специальность:

151022  «Монтаж и техническая эксплуатация холодильно- компрессорных  машин и установок»

Тема:

Москва  2014

    Данная работа предназначена для выполнения студентами 3-го курса, обучающимися по специальности 151022  «Монтаж и техническая эксплуатация холодильно- компрессорных  машин и установок (по отраслям)». По данной специальности студенты должны хорошо разбираться в электрооборудовании холодильно-компрессорных машин и установок, поэтому обязательной работой по данной дисциплине после изучения теории является ее практическая часть. Изученная студентами тема «Приборы автоматики» предполагает закрепление теоретического материала через выполнение практической работы.

Автор: Евдокимов Павел Евгеньевич, преподаватель физики и специальных дисциплин.

Рецензент: Камина Валентина Николаевна, преподаватель специальных дисциплин

Редактор: Малькова Людмила Алексеевна, методист

Рукопись рассмотрена на заседании цикловой комиссии специальных дисциплин и холодильной техники, протокол № 6 от 17.02. 2014.

Цель работы: после изучения данного материала студенты должны научиться свободно разбираться в конструкциях электромагнитных    реле.

Знать назначение  отдельных элементов конструкции,     их взаимодействие,

возможные неисправности, способы ремонта (если это возможно),   замены

или подбора аналогов. Знать основные характеристики 2-3 типов реле, их назначение, режимы эксплуатации.

Порядок выполнения работы: Данная работа предназначена для самостоятельного изучения материала. На начальном этапе, под руководством преподавателя рассматривается конструкция одного из предложенных электромагнитных реле (РТК- 1-00), затем студенты приступают к самостоятельной работе. По окончании выполнения данной программы студенты составляют отчёт о выполненной работ в письменном виде, на предложенном бланке. Преподаватель оценивает работу не только по содержанию, но и по оформлению необходимых эскизов и рисунков, прилагаемых к отчёту, если это необходимо для пояснения работы рассматриваемого устройства.

        Для запуска электродвигателей и защиты его обмоток от перегрузок в бытовых холодильниках применяются комбинированные пускозащитные реле типа: ДХР; РТП; РТК-Х; РТК-1-00 и т.д. Они отличаются друг от друга устройством, техническими характеристиками, способом монтажа в холодильнике, но принцип действия у них одинаковый. Этот принцип рассмотрим на примере пускозащитного  реле РТК-1-00. 

        Реле смонтировано на основании 14. Реле электромагнитного (соленоидного) типа с двойным разрывом  контактов. В контактном устройстве 13 находится сердечник, свободно перемещающийся на стержне 18, В верней части которого имеется планка 17  с контактами пускового реле 16, поджимаемая пружиной. При включении двигателя сердечник поднимается вместе со стержнем, подтягивая планку, которая замыкает неподвижные контакты. После того как частота вращения двигателя увеличится, контакты 16 разомкнутся.

В защитном реле биметаллическая пластина 6 одним концом соединена с проводом катушки пускового реле, а другим  - через упор с контактодержателем  8. На противоположном конце держателя закреплён подвижный контакт 11, нормально замкнутый неподвижным контактом 12.

Рядом с биметаллической пластиной расположена  нихромовая спираль нагревательного устройства 7, включённая последовательно в цепь пусковой обмотки. Одним концом спираль соединена с контактом пускового реле 16, а другим – с биметаллической пластины. В случае возрастания тока в цепи рабочей обмотки электродвигателя биметаллическая пластина деформируется от тепла, выделяемого при прохождении через неё тепла.

        При этом контакты 11и 12 размыкаются. При остывании пластина занимает первоначальное положении и контакты вновь замыкаются. Параметры защитного реле регулируются винтами 10. Реле работает только в вертикальном положении.

        Для поддержания заданной температуры в холодильной или низкотемпературной камере бытового холодильника применяются манометрические датчики: реле температуры или терморегуляторы. Применяются следующие терморегуляторы : ДХВ; АРТ-2 и Т-100. Кроме рабочих режимов (режимов охлаждения) имеется режим полуавтоматического оттаивания снеговой шубы. Прибор монтируется на щитке, прикрепляемом на испарителе. Изменение температурной характеристики прибора осуществляется путём перестановки  ручки, которая насажена на мелких шлицах регулировочного винта силовой пружины.

Безшкальные  датчики-реле температуры (например Т-110) предназначен для бытовых холодильников обычного исполнении. Прибор смонтирован в пластмассовом корпусе и состоит из следующих основных частей: термочувствительной системы, узла настройки температуры .замыкания контактов, механизма переключения контактов и колодки с контактной группой, выходными клеммами и винтом настройки дифференциала.

        Дифференциалом терморегулятора  называют разность между температурой размыкания и замыкания  контактов (при определённом натяжении силовой пружины), Чем меньше дифференциал прибора, тем в более в более узких пределах будет поддерживаться заданная температура. В терморегуляторах бытовых холодильников этот узел используется только дл заводской регулировки. Во многих конструкциях терморегуляторов он отсутствует. Дифференциал изменяют при помощи винта, который, являясь ограничителем для перемещении силового рычага, приближает или удаляет момент перебрасывания перекидной пружиной рычага с подвижным контактом.

        Упругим элементом термочувствительной системы является сильфон.

Узел настройки температуры включения контактов состоит из пружины 2, ползуна 3, гайки 4, регулировочного винта 5 и контровочной пружины 10.

Зону нечувствительности настраивают регулировочным винтом 8, установленным в колодке 7. Механизм переключения контактов состоит из рычага 12. оси 13, рычага 11и перебрасывающейся пружины 9.

Прибор работает следующим образом: сильфон термочувствительной системы 1воздействует на двуплечий рычаг. Шарнирно закреплённый на оси 13. В режиме термостатирования рычаг, рычаг , вращаясь под действием усилий термосистемы и пружины 2, через пружину 9 и рычаг 12 замыкает и размыкает контакты.

        При повышении температуры контролируемой среды контакты замыкаются, при понижении температуры на величину зоны нечувствительности – размыкаются.

        При более холодном режиме ручка прибора повёрнута по часовой стрелке до упора. При среднем на 125 градусов, а при наиболее тёплом на 250 градусов против часовой стрелки. Средний режим и режим «тепло» устанавливают по рискам на корпусе прибора. При повороте  ручки против часовой стрелки до упора на 320 градусов от наиболее холодного режима происходит принудительное размыкание контактов.

Прибор можно устанавливать как в камере холодильника, так и снаружи в местах, исключающих попадание воды внутрь прибора при эксплуатации. Длина контакта капиллярной трубки со стенкой испарителя должна быть не менее 120мм.

       Датчик-реле температуры Т-144 предназначен для управления заданной температурой испарителя бытового морозильника и сигнализации при повышении температуры испарителя выше допустимого значения. Существуют две модификации  прибора: ИТ-144-1- безшкальный, двухрежимный; Т-144-2-безшкальный с фиксированным режимом. Прибор имеет две пары электрических контактов:  контакты управления для коммутации электрической цепи холодильного агрегата и контакты сигнализации для коммутации электрической цепи средств сигнализации. Режим наибольшего холода (для прибора модификации Т-144-1) соответствует такому положению кулачка прибора, когда он повернут по часовой стрелке дот упора. Режим наименьшего холода  соответствует положению кулачка, когда он повернут на 250 градусов против часовой стрелки. При повороте  стрелки до упора  на 320 градусов от режима наибольшего холода происходит принудительное размыкание контактов управления. Прибор модификации Т-144-2 кулачка не имеет.

Датчик –реле температуры Т-144 состоит из следующих основных частей: термочувствительной системы 1, корпуса 7, кожуха 8, узла настройки температуры замыкания и размыкания контактов, механизма переключения контактов и колодки 9 с двумя группами контактов управления 14 и 10. выводными зажимами и регулировочным винтом 11 настройки дифференциала. Упругим элементом термочувствительной системы является сильфон. Узел настройки температуры включения контактов состоит из пружины 2, ползуна 3, гайки  4, регулировочного винта 6 и контровочной пружины 5. Зону нечувствительности настраивают регулировочным винтом 11, установленном в колодке 9. Механизм переключения контактов состоит из рычага 16, оси 17, перебрасывающей пружины 13.

Прибор работает следующим образом: термочувствительная система 1 воздействует на двуплечий рычаг 15, шарнирно закреплённый на оси 17. В режиме термостатирования, рычаг, вращаясь под действием усилий термочувствительной системы 1и пружины 2, через пружину 13 и рычаг 16 замыкает и размыкает контакты управлении и контакты сигнализации.

При повышении температуры контролируемой среды выше заданной, контакты управления и сигнализации замыкаются. При понижении температуры контролируемой среды на величину зоны нечувствительности происходит размыкание контактов управления. В холодильниках с двумя компрессорами один терморегулятор регулирует температуру внутри холодильного отделения, а второй терморегулятор – в морозильной камере.

Безшкальный прибор полуавтоматического управления оттаиванием  ТО-11 предназначен для бытовых компрессионных холодильников. Основные температурные параметры прибора следующие:

- срабатывание прибора на включение режима оттаивания – контакты 1-3 размыкаются, 2-3 замыкаются – принудительное (кнопкой) при температуре термочувствительной части системы не выше минус 3градуса.

- срабатывание прибора на отключение режима оттаивания – контакты 1-3 замыкаются, 2-3 размыкаются – автоматическое при температуре термочувствительной части термосистемы от 4 до 8 градусов.

Сопротивление изоляции электрических цепей относительно корпуса и между собой не должно быть менее 40Мом.

        Прибор работает следующим образом. При нажатии на кнопку 6 рычаг 10 с помощью пружины 11 приводит в действие рычаг 14 и происходит резкое размыкание контактов 1-3 и замыкание контактов 2-3, которые замыкают электрическую цепь испарителя. Включение режима оттаивания происходит при температуре конца капиллярной трубки термочувствительного элемента не выше минус 3 градуса.

По мере удаления снеговой «шубы»  с поверхности испарителя, а , следовательно, и повышения температуры до 4-8 градусов давление внутри

термочувствительной системы 1 возрастает, рычаг 9 поворачивается против часовой стрелки,  преодолевая усилие пружины 5 до тех пор, пока не произойдёт резкого замыкания контактов 1-3 и размыкания контактов 2-3.

Прибор управления процессом оттаивания испарителя бытового холодильника.

        Прибор работает при температуре окружающего воздуха от 10 до 35 градусов  и относительной влажности 80%. В комплект входит: прибор полуавтоматического управления процессом оттаивания ТО-11 (датчик) и клапан оттаивания КО-1 (исполнительный прибор). Датчик ТО-11 может применяться также для управления работой электрических нагревателей испарителя. 

Техническая характеристика клапана КО-1.

Потребляемая мощность                                         не более 15 Вт.

Средний ресурс, количество переключений         не менее 6000

Средний срок службы                                                              15 лет

Вероятность безотказной работы за 2000 часов                    0,99

Масса                                                                         не более  0,08 кг

        Процесс оттаивания начинается после нажатия на кнопку датчика и заканчивается автоматически после того, как поверхность испарителя в месте крепления термочувствительного элемента датчика температуры 4 градуса (допустимая погрешность от  +2 до -2 градусов). Сигнал на начало срабатывания поступает от датчика на клапан оттаивания или на нагревательные элементы. В первом случае оттаивание осуществляется  горячими парами хладагента при включённом компрессоре. Клапан закрывает линию компрессор-конденсатор-испаритель и открывает линию компрессор-испаритель. Во втором случае оттаивание происходит путём электрообогрева испарителя при включённом компрессоре. В электрическую цепь холодильника приборы включаются с помощью пластинчатых зажимов.

        Прибор автоматического управления оттаиванием ТО-41.

Прибор предназначен для автоматического управления оттаиванием испарителя бытового холодильника. Основные температурные параметры прибора следующие:

- срабатывание прибора на включение режима «оттаивание» - контакты 1-3 размыкаются, 2-3 замыкаются автоматически при температуре термочувствительной части термосистемы не выше минус 3 градуса.

- срабатывание прибора на отключение режима «оттаивание» - контакты 1-3 замыкаются, 2-3 размыкаются – при температуре термочувствительной части термосистемы от 4 до 8 градусов.

- сопротивление изоляции электрических цепей прибора относительно корпуса и между собой должно быть не менее 40 Мом. Упругим элементом термочувствительной системы является сильфон. Прибор работает следующим образом: шток 12 при нажатии воздействует на пружину 11, которая поворачивает храповое колесо 13 по часовой стрелке. Рессора 10, состоящая из трёх плоских пружин, подходит к упору, и по мере поворота храпового колеса 13 в ней накапливается энергия, а затем, резко перебрасывая рычаг 5, рессора проходит за выступ. В это же время, посредством пружины 3, рычаг резко размыкает контакты 3-1 и замыкает контакты 3-2. Начинается оттаивание испарителя. Контакты 3-2 замыкают цепь активного подогрева испарителя. Переключение осуществляется, если температура конца капилляра, закреплённого на испарителе, не выше минус 3Сº. По мере удаления снеговой «шубы» с поверхности испарителя его температура повышается до 4-8Сº, давление внутри термочувствительной системы 1 возрастает. Рычаг 7 поворачивается против часовой стрелки до тех пор, пока конец рычага, на котором закреплён конец пружины 3, не перейдёт силовую  нейтраль. Рычаг 5 резко повернётся по часовой стрелке, разомкнёт контакты 3-2 и замкнёт контакты 3-1. При этом электрическая цепь подогрева испарителя разомкнётся  и замкнётся электрическая цепь двигателя компрессора. Температуру размыкания контактов 3-2 (конец цикла оттаивания) регулируют натяжением пружины 9 посредством винта 17. При нажатии на шток посредством рычага контакты 4-5 электрической цепи лампы внутреннего освещения холодильной камеры размыкаются. Для возвращения щтока  в исходное положение имеется пружина.

Устройство для испарения талой воды.

        Бытовые холодильники с одним испарителем, работающим на низкотемпературное отделение и холодильную камеру, очень распространены. В них на поверхность испарителя, открытую для доступа влаги от хранимых продуктов, интенсивно намораживается иней. Слой инея толщиной более 5мм препятствует теплообмену, ухудшая температурно-энергетические показатели и условия эксплуатации холодильника.

Отсутствие инееобразования или периодическое оттаивание испарителя и удаление талой воды является одним из показателей комфортности бытового холодильника. Имеется два направления усовершенствования процесса оттаивания испарителя в бытовых холодильниках с одним испарителем. Во –первых , создание устройств активного нагрева испарителя, включаемых через реле времени полуавтоматически или автоматически.

Во-вторых , создание более совершенных конструкций холодильников, в которых испаритель морозильного отделения ограждён от попадания влаги, а испаритель холодильной камеры освобождается от выпадающей влаги в течении каждого цикла работы холодильника. Во всех вариантах конструкции холодильников воду, собираемую от испарителя, необходимо удалять (например, методом испарения). Существуют несколько устройств с использованием нагретых частей холодильного агрегата. Так известны конструкции. Когда под испарителем размещают поддон с отверстием для стока воды через специальную  воронку и трубку в сосуды, расположенные каскадом на конденсаторе. Между двумя циклами оттаивания талая вода удаляется от испарителя. В некоторых моделях холодильников талую воду сводят по трубопроводу в поддон, расположенный под холодильником возле мотор-компрессора. В последних моделях холодильников вода из испарителя поступает по трубопроводу на  верхнюю крышку кожуха кулисного компрессора. Жёстко установленного на раме. На крышке имеется открытый резервуар, где вода испаряется под действием тепла работающего мотор-компрессора. Это наиболее эффективный способ, так как кроме испарения талой воды происходит охлаждение кожуха компрессора и увлажнение воздуха в помещении. Испарение талой воды на конденсаторе происходит со скоростью 0,2кг в сутки и на компрессоре 0,4кг в сутки. Следовательно устройство испарения воды на компрессоре более эффективно.

Пускозащитное реле.

        Для запуска электродвигателя и защиты его обмоток от перегрузок в           бытовых холодильниках применяют комбинированные пускозащитные реле типа ДХР. РТП. РТК-Х, РПЗ и др. Пускозащитные реле типа ДХР устанавливают на специальной площадке, приваренной к раме мотор-компрессора, и закрепляют скобой. Контакты пускового реле находятся в разомкнутом состоянии под действием упругой пластины, к которой прикреплён якорь с подвижным контактом. Резкое размыкание контактов защитного реле (чтобы предотвратить их подгорание) обеспечивается  небольшим постоянном магнитом, закрепленным на корпусе реле под биметаллической пластинкой. Наличие магнита способствует также увеличению времени выдержки контактов в разомкнутом положении (для  лучшего охлаждения обмоток выключенного двигателя). Винтовые зажимы для присоединения проводов расположены на задней стенке реле и обозначены цифрами. К зажимам 1, 2, 3 присоединяют провод от проходных контактов кожуха мотор-компрессора (от обмоток электродвигателя), к зажимам 4 и 5 – соединительный шнур с вилкой для включения в сеть, а также провода от электрического патрона и выключателя лампы освещения холодильной камеры. К зажиму 4 присоединяют провод от терморегулятора.

Реле РТП-1 в зависимости от модификации устанавливают в нижней части рамы агрегата или непосредственно на проходных контактах на крышке кожуха компрессора и закрепляют специальной скобой. Электропровода надёжно соединяют с зажимами реле и терморегулятора при помощи съёмных наконечников.

        Тепловое реле состоит из нагревательной спирали 10, соединенной с биметаллической пластиной 9, контактов 7, последовательно включённых в цепь электродвигателя.

        Пусковое реле электромагнитного типа состоит из катушки 3 с сердечником 1, который своей массой, нажимая на пластину 12 неподвижного контакта, удерживает контакты в разомкнутом положении. Неподвижный контакт 11 закреплён на корпусе реле. Обмотка катушки 3 пускового реле включены последовательно в цепь рабочей обмотки электродвигателя. При правильно отрегулированном реле запуск электродвигателя происходит в течении 1-2сек.

        Пусковое реле работает следующим образом:

При включении электродвигателя , когда ротор неподвижен, по катушке реле проходит ток (большой силы) короткого замыкания. Образующийся при этом магнитный поток втягивает сердечник, в результате чего контакты замыкаются и включают пусковую обмотку. Обычно контакты пускового реле разомкнуты. По мере того , как ротор электродвигателя увеличивает число оборотов, пусковой ток падает ,и сердечник, возвращаясь в первоначальное положение, размыкает контакты, отключая пусковую обмотку.

        Принцип работы пускозащитного реле заключается в следующем:

Нагревательная спираль 10, последовательно соединённая с биметаллической пластиной 9 и с размыкающими контактами 7, включена в цепь рабочей обмотки электродвигателя. Реле включено с таким расчётом, чтобы при включении пусковой обмотки через нагревательную спираль проходил суммарный ток обеих обмоток. При рабочем токе контакты реле остаются замкнутыми. При повышении силы тока нагревательная спираль воздействует на биметаллическую пластину, заставляя её изгибаться, при этом контакты размыкаются и электродвигатель останавливается. При остывании биметаллическая пластина приобретает нормальное положение, контакты реле замыкаются, и включается электродвигатель агрегата.

Реле РТК-Х -  токовое, комбинированное (пусковое и защитное), смонтировано в корпусе 1. Пусковое реле электромагнитного (соленоидного) типа с двойным разрывом контактов.

        В корпусе катушки находится свободно перемещающийся на стержне 4 сердечник 3. На верхнем конце стержня имеется планка 6 с контактами 7, поджимаемая пружиной 5. При включении электродвигателя сердечник поднимается вместе со стержнем, подтягивая планку, которая замыкает неподвижные контакты 8. После того, как  ротор увеличить частоту вращения (вследствие чего уменьшится магнитное поле в катушке), сердечник 3 падает, увлекая за собой планку 6, и контакты 8 размыкаются.

Защитные реле на напряжение 220В имеют нагреватель, расположенный возле биметаллической пластины и включённый последовательно с ней в цепь рабочей обмотки. Этот нагреватель (при малом рабочем токе электродвигателя) повышает чувствительность биметаллической пластины.

Реле РТК-Х и РТП-1 взаимозаменяемы, так как имеют аналогичные параметры.

        Пускозащитные реле LS-08В и РПЗ однотипны. Реле РПЗ может быть трёх модификаций: РПЗ-23, РПЗ-24, РПЗ-25. которые отличаются токовыми характеристиками,  и предназначены для электродвигателей разной мощности: 100; 120 и 150Вт соответственно, при реле РПЗ-23 полностью взаимозаменяемо с реле LS-08В.  Устройство пускового реле аналогично устройству реле РТК-Х. Защитное реле схоже с реле РТП, но отличается конструктивным оформлением отдельных элементов. Монтируется на раме мотор-компрессора. Провода присоединяют к реле винтовыми клеммами, которые расположены на задней стенке корпуса реле. Реле РПЗ и LS-08В устанавливают в мотор-компрессорах с внутренней подвеской в кожухе и электродвигателями с частотой вращения 3000об/мин.

Реле LS-08В и РПЗ имеют три вывода 1- к проводу проходного  контакта выводного конца пусковой обмотки. 2- к проводу проходного контакта выводного конца рабочей обмотки 3- к проводу с вилкой

Рис.8. Схемы устройства оттаивания испарителя: а-горячими парами хладагента; б-электронагревателем; КМ-компрессор; ад-конденсатор; И-испаритель; Н-нагреватель; Т-110-терморегулятор; ТО-11-прибор управления процессом оттаивания;КО-1-клапан оттаивания

Рис.9. Схема включения прибора ТО-41

Рис.10. Прибор автоматического управления оттаиванием ТО-41: 1-термочувствительная система; 2,5,7-рычаги;3,9,11,15-прумины;4-ось; 6-упор;8,16-колодки;10-рессора;12-шток;13-храповое колесо;14,17-винты; 18-ковух

Рис.11. Схема пускозащитного реле типа ДХР

1,2,3, зажимы контактов проводов; 4,5-зажимы контактов соединительного шнура

Рис.12.  Реле РТП-1:

1-сердечник; 2-корпус катушки; 3-катушка; 4-фетровая прокладка; 5-перекидная пружина;

6-корпус; 7-контакты теплового реле; 8-регулировочные винты; 9-биметаллическая пластина; 10-нагревательная спираль; 11-неподвижный контакт пускового реле; 12-пластина неподвижного контакта пускового реле.

Содержание отчёта:

Отчёт должен содержать описание работы одного электромагнитного реле по выбору студента. Предпочтительнее выбирать реле не из данной работы. Необходимые для пояснения работы реле эскизы и графики выполняются аккуратно на листах формата А4. Обязательно приводятся технические характеристики, условия эксплуатации и область применения. Титульный лист оформляется согласно правилам оформления самостоятельной или практической работы.