Электромагнитные реле железнодорожной автоматики - ABCD42.RU

Электромагнитные реле железнодорожной автоматики

КЛАССИФИКАЦИЯ реле железнодорожной

РЕЛЕ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ

Учебное пособие

СОДЕРЖАНИЕ

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1 Классификация реле железнодорожной автоматики . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2 Устройство и принципы действия реле постоянного тока . . . . . . . . . . . . 9
2.1 Нейтральные реле . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2 Поляризованные реле . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.3 Комбинированные реле . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3 Устройство и принципы действия реле переменного тока . . . . . . . . . . . . 18
3.1 Реле с выпрямителями . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.2 Индукционные реле . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
4 Основные параметры и характеристики реле . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5 Маркировка и условно-графические обозначения реле . . . . . . . . . . . . . . 23
6 Основные типы реле железнодорожной автоматики . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
6.1 Реле I поколения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
6.2 Реле II поколения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
6.3 Реле III поколения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
6.4 Реле IV поколения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
7 Практические вопросы использования реле . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
7.1 Схемы изменения временных параметров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
7.2 Схемы искрогашения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
7.3 Трансмиттерные реле . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

ВВЕДЕНИЕ

В современных системах железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ) основными элементами, осуществляющими коммутацию электрических цепей, являются элементы релейного действия, обладающие свойством скачкообразно изменять выходной параметр (сигнал) при плавном изменении входного. Такая выходная характеристика, называемая релейной, показана на рис. В.1.

Рис. В.1. Релейная характеристика

Как видно из рисунка В.1, элемент релейного действия имеет два состояния — «включен» и «выключен». Когда входной параметр имеет значение X=0, выходной параметр имеет значение Y=YВЫКЛ, и элемент находится в состоянии «выключен». При изменении входного параметра в пределах 0 XВКЛ) значение параметра Y не изменяется, и элемент остается в состоянии «включен». В случае уменьшения входного параметра в пределах XВЫКЛ

В силу обладания свойством скачкообразного изменения состояния элементы релейного действия относятся к классу дискретных (в отличие от непрерывных элементов, состояние которых изменяется плавно).

В системах ЖАТ применяются контактные и бесконтактные элементы релейного действия /1/, /2/, входными и выходными параметрами которых являются электрические величины — напряжение, ток. Элемент, изменение выходной величины которого достигается физическим разрывом (замыканием) цепи (YВЫКЛ=0), называется контактным. Элемент, изменение выходной величины которого достигается за счет изменения его внутреннего состояния без физического разрыва (замыкания) цепи (YВЫКЛ=0), называется бесконтактным.

Контактные реле получили наибольшее распространение в устройствах ЖАТ благодаря следующим качествам:

— простота конструкции и высокая надежность;

— длительный срок службы в условиях непрерывной эксплуатации;

— возможность использования в различных климатических условиях;

— возможность одновременного независимого переключения нескольких выходных цепей, гальванически не связанных между собой.

К основным недостаткам контактных реле можно отнести:

— относительно большие габариты и массу, что требует значительного расхода дорогостоящих материалов (серебра и меди);

— ограниченный коммутационный ресурс;

— трудоемкость обслуживания (проверки, регулировки параметров) и ремонта.

Конструкционно реле состоит из двух функциональных узлов (частей) – воспринимающегоилиуправляющего, реагирующего на изменение входного параметра, и исполнительного(контактная система), воздействующего на внешние цепи.

Современный уровень развития науки и техники, применение новых технологий проектирования и изготовления позволяют создавать и внедрять в эксплуатацию реле с улучшенными эксплуатационно-техническими характеристиками. Внедрение микроэлектронных и компьютерных систем на железнодорожном транспорте позволяет сократить количество релейной аппаратуры. Однако существует ряд функциональных задач, в первую очередь это задачи обеспечения условий безопасности движения поездов, выполнение которых требует применения контактных реле и не допускает использования бесконтактных элементов. Поэтому есть все основания полагать, что реле еще долгое время будут одними из основных элементов систем железнодорожной автоматики и телемеханики, обеспечивающих безопасность и бесперебойность движения поездов.

КЛАССИФИКАЦИЯ реле железнодорожной

автоматики

В зависимости от физической природы входного параметра реле делятся на электрические, механические, термические, пневматические, гидравлические, акустические, оптические. Входные параметры реле различного типа приведены в табл. 1.1.

Входные параметры реле

Тип реле Входные параметры
1 Электрические Ток (напряжение)
2 Механические Скорость, ускорение, деформация, перемещение, частота вращения
3 Термические Температура окружающей среды, собственная температура
4 Пневматические Давление сжатого воздуха
5 Гидравлические Давление жидкости
6 Акустические Звуковые волны
7 Оптические Световое излучение

Электрические реле по принципу действия воспринимающей части делятся на электромагнитные (основной тип для устройств ЖАТ), магнитоэлектрические, электродинамические, индукционные, электронные, полупроводниковые, магнитные.

Наиболее широкое применение в устройствах ЖАТ нашли электромагнитные реле /3/-/5/, которые в зависимости от рода питающего тока делятся на реле постоянного и переменного тока. Реле постоянного тока делятся на нейтральные, поляризованные, комбинированные; реле переменного тока — на индукционные, с выпрямителями, непосредственного действия.

По времени срабатывания реле делятся на быстродействующие, нормальнодействующие, медленнодействующие, временные (реле выдержки времени).

По способу включения в электрические цепиустройств ЖАТ реле делятся на нештепсельные (с разборным болтовым соединением) и штепсельные (с использованием штепсельной розетки).

По надежности действия реле относятся к I и низшим (не первого) классам. Согласно /6/, электромагнитным реле I класса надежности считается прибор, конструкция которого удовлетворяет следующим требованиям:

— возврат якоря из притянутого состояния в отпущенное происходит за счет действия гравитационных сил на массы подвижных частей (или, другими словами, при отключении обмотки от источника питания якорь возвращается в исходное положение под действием собственного веса);

— исключена возможность механического заклинивания якоря;

— при отключении обмотки от источника питания исключена возможность залипания якоря за счет остаточной магнитной индукции в элементах магнитопровода;

— материалы, применяемые для изготовления фронтовых (замыкающих) и общих контактов, исключают их свариваемость при возникновении короткозамкнутой цепи;

— при переключениях реле (при притяжении и отпускании якоря) исключена возможность замыкания хотя бы одного фронтового контакта до размыкания всех тыловых контактов и наоборот.

Если конструкция реле не удовлетворяет хотя бы одному из перечисленных требований, то реле считается не I класса надежности. У реле низших классов надежности возврат якоря в исходное положение осуществляется под действием сил реакции (упругости) контактных пружин, от воздействия тока другой полярности или другим способом.

Классификация реле

Реле являются элементной базой систем железнодорожной автоматики и телемеханики и обеспечивают прежде всего зависимости, необходимые для обеспечения безопасности движения поездов.
Реле железнодорожной автоматики разделяют: по принципу действия — на электромагнитные, электромагнитные с термоэлементом, индукционные (секторные), электронные;
по роду тока, питающего обмотку, — на реле постоянного тока (нейтральные, поляризованные, нейтрально-поляризованные или комбинированные) и переменного тока;
по числу обмоток на сердечнике (сердечниках) — на одно-, двух- и многообмоточные;
по числу положений контактной системы — на двух- и трехпозиционные;
по номинальному напряжению (току);
по времени срабатывания (притяжения) и отпускания якоря — на быстродействующие, нормально действующие, медленно действующие и временные;
по режиму работы — на реле для длительного (непрерывного) режима работы и кратковременного (импульсного) режима;
по активному сопротивлению обмоток, числу витков в обмотках, контактной системе.
Реле железнодорожной автоматики подразделяют также на реле I и II классов надежности. К реле I класса надежности относятся реле, для которых не требуется дополнительный схемный контроль отпускания якоря или дублирование в электрических схемах. Требования к реле I класса надежности следующие: надежное отпускание якоря под действием массы якоря и связанных с ним подвижных частей при отключении напряжения от его обмоток; исключение сваривания замыкающих (фронтовых) контактов и др. Реле I класса применяют в аппаратуре СЦБ, обеспечивающей безопасность движения поездов.
Реле, у которых отпускание якоря гарантируется в меньшей степени и осуществляется в основном под действием реакции контактных пружин, имеют II класс надежности. Защиту от сваривания контактов в этих реле не предусматривают. Реле II класса надежности применяют в аппаратуре, к которой не предъявляются повышенные требования по безопасности.

Малогабаритные реле

Малогабаритные реле постоянного тока относятся к реле I класса надежности и входят в состав аппаратуры СЦБ, обеспечивающей безопасность движения поездов.
Малогабаритные реле имеют два исполнения: штепсельное (в оболочке) для установки на стативах и в релейных шкафах и нештепсельное (с ламелями под пайку) для установки в закрытых релейных блоках. При этом значительная часть штепсельных реле имеет нештепсельные аналоги. В обозначении типа штепсельного малогабаритного реле присутствует буква Ш.
Промышленность изготовляет следующие типы малогабаритных штепсельных реле:
без выпрямительной приставки:
НМШ, АНШ — нейтральные нормально действующие;
НМШМ, АНШМ — нейтральные медленно действующие;
НМШТ, АНМШТ — нейтральные с термоэлементом;
НМПШ — нейтральное пусковое;
ПМПУШ — поляризованное пусковое;
КМШ — комбинированное (с нейтральным и поляризованным якорями);
с выпрямительной приставкой:
ИМШ — поляризованное импульсное;
ИМВШ — поляризованное импульсное;
ОМШ, ОМШМ, АОШ — нейтральные огневые;
АШ, АПШ, АСШ — нейтральные аварийные.
Малогабаритные реле с выпрямительными приставками можно включать в цепи постоянного и переменного тока.
В поляризованных и комбинированных реле установлены поляризующие магниты, за счет которых поляризованный якорь переключается с изменением полярности источника питания постоянного тока, подключаемого к обмотке.
Конструктивные особенности малогабаритных штепсельных реле показаны на примере реле НМШ1 (рис. 1), имеющего следующие основные части: магнитную систему, состоящую из якоря 1, ярма 2, сердечника 12, на котором размещены две катушки 11; штепсельные выводы 8 для подключения обмоток; контактные системы, состоящие из фронтового 5, подвижного 6 и тылового 4 контактов; межконтактные изоляционные пластмассовые прокладки 7, пластмассовое основание 10 направляющий штырь 9 защитный колпак 3.


Рис. 1. Конструктивные особенности реле HMIIII

Рис. 2. Расположение контактов и схема соединения обмоток реле НМШ1, НМ1 (вид с монтажной стороны)
Шпули двух катушек нормально действующих реле выполнены из пластмассы, одной или двух катушек медленно действующих реле — из меди. В медленно действующих реле с одной катушкой взамен второй имеется медная гильза.
Катушки (обмотки) реле могут быть включены раздельно, последовательно и параллельно.
В качестве исходного для нейтральных малогабаритных штепсельных реле используется основание реле НМШ1, имеющего восемь контактных групп (рис. 2). Малогабаритные реле с меньшим числом контактов выполняют с применением меньшего числа штепсельных выводов реле НМШ1, но с сохранением их расположения и нумерации.

Рис. 3. Расположение и нумерация выводов реле ПМПУИГ, ИМВШ, ИМШ1, КМШ, км
Поляризованные реле ПМПУШ, ИМШ1, ИМВШ и комбинированные КМШ и КМ имеют расположение и нумерацию штепбельных выводов, приведенные на рис. 3.
Электрические и временные характеристики малогабаритных реле приведены в табл. 1—7. В табл. 1, 4 и 7 для некоторых реле приведены электрические характеристики реле по току и напряжению, не совпадающие с наименованием столбцов (значение тока в столбце с напряжениями и наоборот); в табл. 1—7 приведены номинальные сопротивления обмоток реле по постоянному току.

Рис. 4. Схема включения выпрямителей и обмоток реле НМВШ2,
АНВШ2, АШ2-12/24, АШ2-110/220, АПШ-24, АПШ-110/127,
АПШ-220, расположение контактов реле АПШ-24, АПШ-110/127, АПШ-220

Рис. 5. Схемы включения выпрямителей и обмоток реле АСШ-2, ОМШ2, ОМШМ, АОШ2
В табл. 5.3—5.5 использована нумерация штепсельных выводов встроенных выпрямителей и обмоток реле НМВШ2, АНВШ2, АШ2, АПШ (рис. 4), АСШ и схемы включения встроенных выпрямителей и обмоток реле ОМШ2, ОМШМ, АОШ2 (рис. 5).
В табл. 5.1. время замедления на отпускание реле НМШМ2-1.5 указано при токе 0,5 А; НМШМ2-11/500 по обмотке сопротивлением 11 Ом — при токе 0,25 А; НМПШЗ-0,2/250 по обмотке сопротивлением 0,2 Ом — при токе 1,5 А, остальных — при номинальном напряжении (токе).
Для подключения обмоток двухобмоточных реле НМШ, НМШМ и НМПШ используют штепсельные выводы 1-3, 2-4, однообмоточных — 1-3, двухобмоточных реле АНШ, АНШМ—21-61,41-81, однообмоточных—21-61.

Читайте также  Принципы технического регулирования, порядок разработки, принятия технических регламентов

Таблица l. Электрические и временные характеристики реле НМШ, НМШМ, АНШМ, АНШ, НМПШ

Сопротив
ление
обмоток,
Ом

Железнодорожная автоматика

Один из методов обеспечения более эффективной работы железнодорожного транспорта – это внедрение средств автоматики в каждую технологическую операцию транспортировки. Использование систем сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ) даёт возможность увеличивать пропускную и провозную способность железных дорог, обеспечивая безопасное и бесперебойное передвижение поездов, и сокращает время оборота вагонов, увеличивая скорость пассажирских и грузовых доставок.

Современными системами СЦБ автоматизируется управление скоростью движения поездов на перегонах и станциях в соответствии с графиком движения, и выполняется сортировка составов на сортировочной горке. Вместе с тем, устройствами СЦБ ограждают участки с поврежденными рельсами и не допускают приёма поездов на занятый путь. Данные устройства облегчают работу людям и сокращают обслуживающий персонал. Ниже рассмотрим более подробно все элементы железнодорожной автоматики.

Конструкции железнодорожной автоматики.

Одна из таких конструкций – реле. Реле – элемент автоматических устройств, у каких во время плавного изменения входной величины происходит скачкообразное изменение выходной величины. Зависимо от конструкций выделяют ряд разных видов реле, работа их основана на разных принципах. По принципу физической природы явлений, на какое реле должно осуществлять реагирование, их классифицируют на: электрические, тепловые, механические, магнитные, оптические, акустические, газовые, пневматические, жидкостные и иные. Электрические реле разделяются на электромагнитные, индукционные, магнитоэлектрические и электродинамические.
Более распространены электромагнитные реле.

Путевые трансформаторные ящики типов ПЯ-1 и ТЯ-2 применяются для монтажа трансформаторов, реле, малогабаритных резисторов, разделки сигнального кабеля, подключения приборов рельсовых цепей к рельсам с использованием перемычек. У ящиков типа ПЯ-1 имеется шесть версий исполнения. Корпус и крышка таких ящиков изготавливают из чугуна.

Трансформаторы путевые и сигнальные используются на транспорте железной дороги в сетях однофазного переменного тока как устройства для электрического питания действующих, модернизируемых и вновь создаваемых цепей сигнализации и блокировки, и для применения в иных областях в качестве устройств для электропитания. Пульты ППНБМ предназначены для управления стрелками и сигналами, входящими в маршруты приёма и отправления составов, и при маневровых работах. Устанавливают на промежуточных станциях, где количество централизованных стрелок до 30.

Пульты и шкафы

Пульты диспетчерские универсальныеприменяют как абонентские устройства диспетчера (оператора) в сетях оперативно-технологической связи. Шкафы релейные используются для размещения в них приборов устройств автоматической блокировки, переездной сигнализации, электрической централизации стрелок, сигналов и иных приборов, которые применяются на железнодорожном транспорте. Шкаф изготовлен из стального листа. Имеет две одностворчатые двери: переднюю и заднюю для доступа к приборам, оборудуется освещением релейного статива и вводно-кабельного отсека, и электрическим обогревом.

Стативы кабельные муфты и кабеля

Стативы релейные используют для размещения и электрического монтажа неблочной аппаратуры. Стативы кроссовые служат для размещения клеммных и коммутационных панелей, и панелей защиты в составе устройств электрической централизации. Релейно-блочные стативы и блочные стойки предназначены для размещения и электрического монтажа блочной аппаратуры, которая осуществляет в устройствах ЭЦ операции по набору, установке, размыканию, отмене маршрутов. Стативы блоков панельных используют для установки панельных блоков электрической централизации. В общем, кабельные муфты предназначены для организации ответвлений от основного кабеля к другим устройствам сигнализации, централизации и блокировки.

Муфты комплектуют трубами, которые защищают вводимый кабель от механических повреждений, и основаниями для установки. На железной дороги используют следующие виды кабеля: силовой, сигнально-блокировочный, контрольный, кабель связи и другие виды кабелей и проводов. Регулируемые резисторы применяются в электрических цепях устройств автоматики и телемеханики железнодорожного транспорта. Резисторы изготавливают из оксидированной константанозой проволоки, намотанной на два фарфоровых изолятора. Эксплуатируют их при температурах окружающей среды от —60 до +55 °С.

Аккумуляторы, предохранители и маятниковый трансмиттер

Аккумуляторы используют для питания электрической энергией устройства автоматики, телемеханики и связи на железной дороге, в основном автоблокировки, и комплектации батарей для работы в шкафах управления оперативным током и иных потребителей постоянного тока. Возможно хранение новых аккумуляторов без электролита до приведения в рабочее состояние в течение 2 лет. Один раз в два месяца бездействующая батарея должна подзаряжаться. Один раз в полгода перед зарядом необходимо доливать дистиллированную воду в аккумуляторы. Аккумулятор состоит из отрицательных и положительных намазных электродов, которые помещены в бак из полимерного материала.

Электроды разделены между собой двойной сепарацией: мипор или мипласт и стекловолокно. Блок электродов опирается на призмы бака. Крышка приваривается к баку термоконтактным способом.
Предохранитель — обязательный элемент каждой электрической схемы. Он может уберегать электрическое оборудование от замыканий и иных непредвиденных обстоятельств. Имеют отличия по конструктивному исполнению и рабочими параметрами. Важным элементом железнодорожной автоматики является маятниковый трансмиттер, используется как датчик импульсов. Применяется для работы в устройствах импульсной и кодовой автоблокировки для импульсного питания рельсовых цепей. Предназначается для управления работой мигающих огней светофоров в устройствах электрической централизации, автоблокировки и переездной сигнализации. Представляет собой электромагнитный механизм постоянного тока с качающимся маятником.

Блоки, преобразователи и выпрямители

Блоки релейные блочной маршрутно-релейной централизации используются для размещения реле, трансформаторов, резисторов, конденсаторов. В соответствие с функциональным назначением блоки подразделяют на исполнительную группу и маршрутного набора. Каждым блоком обеспечивается выполнение установленных функциональных зависимостей в электрических схемах электрической централизации крупных станций.

Полупроводниковый преобразователь служит для заряда аккумуляторных батарей от сети переменного тока (режим выпрямления) и преобразования энергии постоянного тока от аккумуляторных батарей в переменный при отключении сети (режим преобразования). Преобразователем обеспечивается форсированный заряд аккумуляторных батарей в послеаварийной стадии и оптимальное содержание ее после восстановления ёмкости.

Выпрямители типа ВАК (выпрямитель аккумуляторный купроксный) используют для зарядки аккумуляторной батареи по буферной системе, и для непосредственного питания цепей. У купроксных выпрямителей в составе несколько купроксных вентилей, они в сравнении с селеновыми имеют более низкие электрические показатели, но отличаются большим периодом эксплуатации. Данные выпрямители необходимы в устройствах автоматики и телемеханики. Выпрямитель типа ВСП (выпрямитель стабилизированный полупроводниковый) может работать в двух автоматических режимах: стабилизации напряжения и стабилизации тока.

Разрядники, включатели,клеменные панели,стрелочный электропривод

Разрядник вентильный низковольтный используется для защиты устройств СЦБ от перенапряжений, которые возникают при атмосферных разрядах, и перенапряжений в электрических цепях. Им обеспечивается мгновенное гашение дуги сопровождающего тока. Автоматический выключатель предназначен для защиты линейных трансформаторов автоблокировки от перегрузки и тока короткого замыкания. Принцип их функционирования состоит в отключении электрической цепи за счёт размыкания контактов при нагревании термоэлемента проходящим по нему током определенной величины и в следующем повторном включении электрической цепи после остывания термоэлемента.

Назначение колодок заключается в соединение электрических цепей в релейных шкафах, монтажных схемах, и установке перемычек и розеток. Розетки релейные штепсельные предназначены для штепсельного включения реле и иных устройств. Клеммные панели служат для крепления клемм проводки внутри стативов. Это ферропластовая пластина черного цвета, через нее проходят металлические штыри – зажимы, которые укреплены с двух сторон панели гайками.

Электропривод стрелочный с внутренним замыканием невзрезной используют для перевода в повторно-кратковременном режиме, запирания и контроля положения в непрерывном режиме стрелок с нераздельным ходом остряков. Устанавливают справа или слева от стрелочного перевода.

Светофор и электрический звонок

Светофор — основной сигнальный прибор на железнодорожном транспорте. Это оптические приборы, подающие сигнал днём и ночью цветом одного или нескольких огней. Подразделяют на линзовые и прожекторные. Линзовые могут быть мачтовыми, состоящими из металлической либо железобетонной мачты, с укрепленной на ней головки с линзовыми комплектами; консольными — головка светофора подвешивается над путями на консолях; карликовыми – не имеют мачты, головка закреплена прямо на фундаменте с небольшим наклоном по вертикали. Светофор устанавливают с правой стороны железнодорожного полотна по направлению движения составов.

Электрический звонок применяются для акустической сигнализации на железнодорожных переездах и разнообразных стационарных железнодорожных конструкциях. Телефонный аппарат является устройством, которое используется в промышленных зонах металлургической, горнодобывающей, машиностроительной и химической областей.

Особенностью заключается в том, что аппараты той серии устанавливают там, где исключена опасность возникновения взрыва. Оснащен микрофоном и наушниками микротелефонными капсюлями, выносливыми в условиях высокой влажности, запыленности, устойчивыми к акустическим ударам. Телефонную трубку и корпус соединяет шнур, пролегающий в металлическом рукаве.

Электромагнитные реле железнодорожной автоматики (стр. 1 из 5)

1. Основные типы электромагнитных реле железнодорожной автоматики

На сегодняшнее время электромагнитные реле являются основными элементами в устройствах автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте. Несмотря на интенсивное развитие и широкое внедрение современных интегральных микросхем, микропроцессорной и вычислительной техники в устройства железнодорожной автоматики, электромагнитные реле продолжают оставаться главными и наиболее массовыми элементами систем регулирования движением поездов на перегонах и станциях. В экономически развитых странах не только продолжают эксплуатироваться устройства железнодорожной автоматики, содержащие десятки миллионов электромагнитных реле, но и ведутся разработки новых типов реле [1,2]. Такое широкое применение электромагнитных реле в устройствах автоматики на железнодорожном транспорте обусловлено их следующими преимуществами по сравнению с полупроводниковыми приборами:

Читайте также  Статистическое изучение заработной платы

— высокая надежность работы в сложных климатических условиях;

— полный электрический разрыв коммутируемых цепей при разомкнутых контактах, и малое, стабильное переходное сопротивление при замкнутых контактах;

— отсутствие гальванической связи между управляющими и выходными цепями, а также возможность одновременно коммутировать несколько независимых электрических цепей с различными напряжениями и токами;

— простота эксплуатации, не требующая для обслуживания высококвалифицированного персонала и применения сложных и дорогостоящих измерительных приборов;

— высокая помехозащищенность от атмосферных разрядов, тяговых токов, воздействия радиации, резких колебаний питающих напряжений.

Анализ развития схемотехники современных устройств железнодорожной автоматики в Украине и за рубежом показывает, что электромагнитные реле будут применяться еще достаточно длительный период времени [1,2]. Это, прежде всего, связано с тем что, схемотехника устройств железнодорожной автоматики весьма консервативна, так как от ее работы зависит безопасность перевозочного процесса. Поэтому внедрение любого нового устройства или модернизация старого оборудования требуют тщательных испытаний на безопасность, как в лабораторных, так и эксплуатационных условиях. К тому же до сих пор не разработано полупроводниковых элементов, являющихся по надежности равноценной заменой электромагнитных реле первого класса надежности, обеспечивающих безопасность движения поездов.

Существует большое количество разновидностей и типов реле, но все они имеют две основные части [3]: 1) воспринимающую часть, которая реагирует на изменение определенного вида физической энергии; 2) исполнительную часть, которая непосредственно производит скачкообразное изменение тока в выходной цепи.

В технике используется большое количество разновидностей и типов реле, отличающихся конструкцией, принципом работы и т.п. Поэтому в основу классификации реле можно брать различные признаки. По виду физической природы энергии, на которую реагирует воспринимающая часть, все реле можно разбить на следующие классы (рис. 1): электрические, механические, тепловые, оптические, пневматические, акустические, жидкостные и газовые [3].

Рис. Классификация реле по виду управляющего воздействия

Полная классификация всех видов реле дана в [3]. В устройствах автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте наибольшее распространение получили электрические реле. Однако наряду с ними в автоматике возникает необходимость использовать и другие классы реле. Например, в автостопах на локомотивах используются пневматические реле, работающие за счет энергии сжатого воздуха и приводящие в действие поездные тормоза при приближении к сигналам с запрещающим показанием [4]. В схеме автоматической переездной сигнализации, применяются реле НМШТ-1440 и АНШМТ-310, которые представляют собой сочетание электрического и теплового реле и используются в качестве реле времени или для защиты от перегрузок [4].

Электрические реле – это реле, воспринимающая часть которых реагирует на один из видов электрической энергии. Электрические реле, по принципу устройства воспринимающей части, делятся на: нейтральные электромагнитные реле; поляризованные электромагнитные реле; магнитоэлектрические реле; электродинамические реле; индукционные реле; полупроводниковые реле [3].

Нейтральным электромагнитным реле называют реле, действие которого основано на взаимодействии магнитного поля, создаваемого электромагнитом, и якоря, выполненного из ферромагнитного материала. Действие нейтрального электромагнитного реле зависит только от значения тока, протекающего в обмотке электромагнитного реле, и не зависит от направления этого тока.

В устройствах железнодорожной автоматики наиболее широкое распространение получил класс нейтральных электромагнитных реле благодаря их простой конструкции, а также надежной и безотказной работе [4]. Конструкция любого нейтрального электромагнитного реле состоит из четырех основных узлов: обмотка реле (располагается либо на сердечнике, либо на якоре); неподвижная часть магнитопровода, состоит из сердечника и ярма; якорь, представляющий собой подвижную часть магнитопровода; контактная система. В зависимости от конструкции магнитной цепи электромагнитные реле делятся на три типа [3]: реле клапанного типа; реле соленоидного типа; реле с внешним поперечно движущимся якорем. Основная масса нейтральных электромагнитных реле применяемых в технике являются реле клапанного типа. Наиболее массовые реле железнодорожной автоматики типов НМШ и РЭЛ также имеют магнитную систему клапанного типа [4].

2. Эксплуатационно-технические требования к параметрам реле железнодорожной автоматики

Электромагнитные реле, эксплуатирующиеся в устройствах автоматики, должны удовлетворять большому количеству различных эксплуатационно-технических требований (ЭТТ), которые часто являются противоречивыми и полностью не могут быть удовлетворены в одной универсальной конструкции.

Все параметры электромагнитных реле можно разделить на три типа [4]: электрические, временные и механические.

К электрическим параметрам электромагнитного реле относятся: напряжение (ток) срабатывания реле; напряжение (ток) отпускания реле; рабочее напряжение (ток) реле; напряжение (ток) перегрузки реле; сопротивление обмотки реле; переходное сопротивление замкнутых контактов; коэффициент запаса; коэффициент возврата (коэффициент безопасности).

К временным параметрам электромагнитного реле относятся: время срабатывания реле; время отпускания реле; время перелета якоря из одного положения в другое.

К механическим параметрам любых электромагнитных реле относятся: высота антимагнитного штифта; ход якоря; межконтактный зазор; контактное давление; неодновременность замыкания или размыкания контактов; совместный ход контактов.

Кроме перечисленных параметров, работу электромагнитного реле характеризуют механическая и тяговая характеристики. Механическая характеристика реле – это зависимость механических усилий, преодолеваемых якорем при его движении, от хода якоря. Тяговая характеристика — это зависимость электромагнитной силы притяжения создаваемой электромагнитом реле, от величины воздушного зазора между якорем и сердечником при постоянной магнитодвижущей силе (м.д.с.) [5].

Все электромагнитные реле по надежности работы делятся на реле первого класса и реле низшего класса надежности. Во всех устройствах железнодорожной автоматики, обеспечивающих безопасность движения поездов, применяются реле первого класса надежности типов НМ, НМШ и РЭЛ. На их основе строятся рабочие и контрольные цепи управления светофорами и стрелками, рельсовые цепи, а также логические схемы, непосредственно обеспечивающие безопасность движения поездов. Реле железнодорожной автоматики разрабатываются, изготавливаются и эксплуатируются с учетом специальных эксплуатационно-технических требований (ЭТТ) по обеспечению надежности, которые разработаны и утверждены Управлением сигнализации, связи и вычислительной техники МПС [6,7].

Согласно ЭТТ электромагнитные реле СЦБ первого класса надежности должны исключать опасные отказы. Для этого они должны удовлетворять следующим основным требованиям.

Фронтовые и общие контакты не должны свариваться при любых условиях эксплуатации. Для фронтовых контактов применяется уголь с металлическим наполнением, а для общих контактов серебро или его сплавы.

2. Якорь должен возвращаться в исходное состояние и замыкать тыловые контакты при снятии напряжения с обмоток или уменьшении его до величины напряжения отпускания под действием силы тяжести.

3. Возможность залипания якоря после выключения питания должна быть исключена. Для этого между якорем и сердечником всегда должен быть остаточный воздушный зазор, который реализуется с помощью антимагнитного бронзового штифта, укрепленного на якоре. У нормальнодействующих реле высота штифта должна быть не менее 0,2 мм, а у медленодействующих реле – не менее 0,15 мм.

4. Все тыловые контакты реле должны размыкаться при замыкании хотя бы одного фронтового контакта и наоборот. Данное требование выполняется только в реле первого класса надежности типа РЭЛ.

ЭТТ к реле первого класса надежности включают в себя также требования к электрическим параметрам, к контактам и конструкции реле.

Основные требования к электрическим параметрам электромагнитного реле первого класса надежности: напряжение срабатывания не более 0,8 от номинального; напряжение отпускания не менее 0,08 от номинального; напряжение (ток) срабатывания реле, измеренное при одной полярности, не должно превышать напряжение (ток) срабатывания при другой полярности более чем на 20 %; коэффициент возврата для путевых реле должен быть не менее 0,5, огневых реле не менее 0,3, у остальных не менее 0,2; обмотка реле должна длительное время выдерживать напряжения перегрузки, равное двукратному номинальному рабочему напряжению.

Аварийное реле переменного тока

Полезная модель относится к железнодорожной автоматике и телемеханике и может применяться в имеющих несколько вводов системах электропитания различных объектов, где требуется повышенная надежность переключения с основного источника на резервный в том случае, если на основном источнике напряжение уменьшилось ниже заданного уровня.

Задача полезной модели — повысить надежность аварийного реле переменного тока.

Поставленная задача решается тем, что в аварийном реле переменного тока, содержащем первое и второе электромагнитное реле, два переменных резистора и постоянный резистор, первый и второй диоды, причем катод второго диода подключен к аноду первого диода и к первому выходу источника питания переменного тока, анод второго диода соединен через последовательно включенные постоянный резистор, замыкающий контакт первого электромагнитного реле и обмотку второго электромагнитного реле с вторым выходом источника питания переменного тока, а катод первого диода соединен через последовательно соединенные первый и второй переменные резисторы и обмотку первого электромагнитного реле с вторым выходом источника питания переменного тока, при этом второй переменный резистор шунтирован размыкающим контактом второго электромагнитного реле, замыкающий контакт первого электромагнитного реле дополнен размыкающим контактом, которые вместе образуют контактный тройник с тыловым, общим и фронтовым контактами, при этом общий контакт тройника соединен с обмоткой второго электромагнитного реле, фронтовой контакт тройника подключен к выводу постоянного резистора, параллельно замыкающему контакту первого электромагнитного реле подключен замыкающий контакт второго электромагнитного реле, а тыловой контакт тройника соединен с вторым выводом источника питания переменного тока.

Полезная модель относится к железнодорожной автоматике и телемеханике и может применяться в имеющих несколько вводов системах электропитания различных объектов, где требуется повышенная надежность переключения с основного источника на резервный в том случае, если на основном источнике напряжение уменьшилось ниже заданного уровня.

Известно аварийное реле переменного тока первого поколения, используемое в железнодорожной автоматике и телемеханике с целью контроля уровня питающего напряжения и переключения нагрузки с основного источника на резервный в том случае, если на основном источнике напряжение уменьшилось ниже заданного уровня (Сороко В.И., Милюков В.А. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики: Справочник; в 2 кн. Кн.1. — 3-е изд. — М.: НПФ «Планета», 2000. — с.368-377). Это устройство содержат диодный выпрямитель и реле постоянного тока в качестве контрольно-переключающего элемента. Основным недостатком аварийного реле переменного тока первого поколения является низкий нерегулируемый уровень напряжения выключения. Так, для реле типа АШ2-220, рассчитанного на питающее напряжение 220 В, напряжение включения составляет 180 В, а напряжение выключения — 75 В; для реле типа АПШ-220 в малогабаритном исполнении напряжение включения — 150 В, напряжение выключения — 40 В (Сороко В.И., Милюков В.А. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики: Справочник; в 2 кн. Кн.1. — 3-е изд. — М.: НПФ «Планета», 2000. — с.375). Столь низкие напряжения выключения аварийных реле переменного тока приводят к тому, что при понижении по различным причинам питающего напряжения на основном источнике до уровня, незначительно превышающего напряжение выключения реле упомянутых выше типов, последние не переключают системы железнодорожной автоматики и телемеханики на резервный источник. Однако системы железнодорожной автоматики и телемеханики

Читайте также  Расчет батарейного циклона

перестают функционировать при столь низком уровне питания (около 75 В при реле АШ2-220 и около 40 В при реле АПШ-220). На практике такие случаи служили причиной крупных аварий.

Известно аварийное реле переменного тока второго поколения. Это реле содержат диодный выпрямитель и реле постоянного тока в качестве контрольно-переключающего элемента с пороговым элементом в виде стабилитрона, который позволил поднять порог выключения устройства и увеличить коэффициент возврата, определяемый отношением напряжения выключения реле к напряжению его включения (Сороко В.И., Милюков В.А. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики: Справочник; в 2 кн. Кн.1. — 3-е изд. — М.: НПФ «Планета», 2000. — с.375). Например, аварийное реле переменного тока типа АСШ2-220 имеет напряжение включения 190 В, а напряжение выключения 133 В. Хотя и этот порог выключения реле нельзя признать удовлетворительным (часть систем железнодорожной автоматики и телемеханики при напряжении около 133 В прекращает функционировать), все же число опасных случаев на железных дорогах уменьшилось.

Однако в аварийном реле переменного тока второго поколения со стабилитроном в качестве задающего порог элемента, обеспечившим более высокий коэффициент возврата, содержится опасный отказ, который на практике обнаружил себя при аварии на одном из железнодорожных переездов. Причина оказалась в том, что при пробое стабилитрона порог выключения реле и, следовательно, коэффициент возврата, резко понизился (например, в приведенном случае он оказался равным 32 В), и, как следствие, переезд остался открытым для движения автотранспорта при наличии поезда на участке приближения к переезду, что привело к столкновению поезда с проезжавшим через переезд автомобилем.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является аварийное реле переменного тока (RU №50716, Н 01 Н 47/00, 2004). Оно содержит два электромагнитных реле постоянного тока, обмотки которых подключены к источнику переменного тока через инверсно направленные по отношению

друг другу диоды, причем в цепи обмотки первого электромагнитного реле включены два переменных резистора, один из которых шунтирован нормально замкнутым контактом второго электромагнитного реле, а в цепи обмотки второго электромагнитного реле включены постоянный резистор и нормально разомкнутый контакт первого электромагнитного реле. Это аварийное реле переменного тока не имеет опасного отказа и, следовательно, относится к группе приборов первого класса надежности, а также обладает высоким коэффициентом возврата, причем напряжение включения и выключения может плавно регулироваться с помощью переменных резисторов. Однако, как показали тщательные экспериментальные исследования, в случае понижения напряжения на источнике питания переменного тока до стационарного состояния, равного напряжению выключения первого электромагнитного реле, на время этого стационарного состояния образуется пульс-пара из первого и второго электромагнитных реле, и они начинают работать в режиме импульсного генератора. Причина в том, что при напряжении на обмотке электромагнитного реле, равному напряжению его выключения, тяговое усилие протекающего через обмотку тока существенно уменьшает силу гравитационного возврата якоря с помощью противовеса. В результате время возврата якоря первого электромагнитного реле в исходное положение сильно увеличивается, в то время как второе электромагнитное реле, отключаемое полностью нормально разомкнутым контактом первого электромагнитного реле, замыкает свой тыловой контакт во много раз быстрее. Это значит, что при относительно малом воздушном зазоре между якорем и сердечником первого электромагнитного реле шунтирование резистора в его цепи заставляет якорь притянуться к сердечнику, замкнуть нормально разомкнутый контакт в цепи второго электромагнитного реле, которое при этом включается. Далее начинается новый цикл в работе образовавшейся пульс-пары.

Хотя в практике вероятность такого события невелика, в случае его возникновения существенно ухудшается качество электроэнергии для потребителей, возможно появление многократно повторяющихся коммутационных

перенапряжений, являющихся причиной повреждений элементов нагрузки у потребителей. Следовательно, наличие такого режима снижает надежность функционирования аварийного реле переменного тока.

Задача полезной модели — повысить надежность аварийного реле переменного тока.

Поставленная задача решается тем, что в аварийном реле переменного тока, содержащем первое и второе электромагнитное реле, два переменных резистора и постоянный резистор, первый и второй диоды, причем катод второго диода подключен к аноду первого диода и к первому выходу источника питания переменного тока, анод второго диода соединен через последовательно включенные постоянный резистор, замыкающий контакт первого электромагнитного реле и обмотку второго электромагнитного реле с вторым выходом источника питания переменного тока, а катод первого диода соединен через последовательно соединенные первый и второй переменные резисторы и обмотку первого электромагнитного реле с вторым выходом источника питания переменного тока, при этом второй переменный резистор шунтирован размыкающим контактом второго электромагнитного реле, замыкающий контакт первого электромагнитного реле дополнен размыкающим контактом, которые вместе образуют контактный тройник с тыловым, общим и фронтовым контактами, при этом общий контакт тройника соединен с обмоткой второго электромагнитного реле, фронтовой контакт тройника подключен к выводу постоянного резистора, параллельно замыкающему контакту первого электромагнитного реле подключен замыкающий контакт второго электромагнитного реле, а тыловой контакт тройника соединен с вторым выводом источника питания переменного тока.

На чертеже представлена схема аварийного реле переменного тока.

Аварийное реле переменного тока 1 содержит первое 2 и второе 3 электромагнитные реле, два переменных резистора 4 и 5 и постоянный резистор 6, первый 7 и второй 8 диоды, причем катод второго диода 8 подключен к аноду первого диода 7 и к первому выходу источника питания переменного

тока 9. Анод второго диода 8 соединен через последовательно включенные постоянный резистор 6, замыкающий контакт 10 первого электромагнитного реле 2 и обмотку второго электромагнитного реле 3 с вторым выходом источника питания переменного тока 9. Катод первого диода 7 соединен через последовательно включенные первый 4 и второй 5 переменные резисторы и обмотку первого электромагнитного реле 2 с вторым выходом источника питания переменного тока 9, при этом второй переменный резистор 5 шунтирован размыкающим контактом 11 второго электромагнитного реле 3. Замыкающий контакт 10 первого электромагнитного реле 2 дополнен размыкающим контактом, которые вместе образуют контактный тройник с тыловым 12, общим 13 и фронтовым 14 контактами, при этом общий контакт 13 тройника соединен с обмоткой второго электромагнитного реле 3, фронтовой контакт 14 тройника подключен к выводу постоянного резистора 6, параллельно замыкающему контакту 10 первого электромагнитного реле 2 подключен замыкающий контакт 15 второго электромагнитного реле 3, а тыловой контакт 12 тройника соединен со вторым выводом источника питания 9.

Работа реле осуществляется следующим образом.

При появлении напряжения в источнике питания переменного тока 9 переменный ток поступает к диоду 7, с выхода которого через переменный резистор 4 выпрямленное напряжение подается на обмотку первого электромагнитного реле 2 через размыкающий контакт 11 второго электромагнитного реле 3. Если уровень напряжения источника питания 9 превышает настроенный переменным резистором 4 уровень включения первого электромагнитного реле 2, последнее срабатывает и замыкающим контактом 10 подключает питание к обмотке второго электромагнитного реле 3, которое является выходным элементом в схеме аварийного реле переменного тока 1.

При возникновении случая понижения напряжения на источнике питания переменного тока до стационарного состояния, равного напряжению выключения первого электромагнитного реле 2, это реле с произвольным временем выключается. При этом второе электромагнитное реле 3 выключится

лишь в тогда, когда замкнется тыловой контакт 12, шунтирует обмотку второго электромагнитного реле 3. Такое решение предотвращает образование пульс-пары из первого 2 и второго 3 электромагнитных реле.

Любой отказ в предлагаемой схеме аварийного реле переменного тока переводит ее в защитное состояние, исключающее изменение коэффициента возврата реле.

Работоспособность заявляемого устройства для контроля напряжения и защищенность его от опасных отказов проверены экспериментально.

Аварийное реле переменного тока, содержащее первое и второе электромагнитное реле, два переменных резистора и постоянный резистор, первый и второй диоды, причем катод второго диода подключен к аноду первого диода и к первому выходу источника питания переменного тока, анод второго диода соединен через последовательно включенные постоянный резистор, замыкающий контакт первого электромагнитного реле и обмотку второго электромагнитного реле с вторым выходом источника питания переменного тока, а катод первого диода соединен через последовательно соединенные первый и второй переменные резисторы и обмотку первого электромагнитного реле с вторым выходом источника питания переменного тока, при этом второй переменный резистор шунтирован размыкающим контактом второго электромагнитного реле, отличающееся тем, что замыкающий контакт первого электромагнитного реле дополнен размыкающим контактом, которые вместе образуют контактный тройник с тыловым, общим и фронтовым контактами, при этом общий контакт тройника соединен с обмоткой второго электромагнитного реле, фронтовой контакт тройника подключен к выводу постоянного резистора, параллельно замыкающему контакту первого электромагнитного реле подключен замыкающий контакт второго электромагнитного реле, а тыловой контакт тройника соединен с вторым выводом источника питания переменного тока.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: