Основи автоматики та дискретних пристроїв СЦБ

Контактуючі поверхні контактних пружин покривають тонким шаром (декілька мікрон) благородного металу (золота, срібла, паладію, радію) або сплавів з них для забезпечення надійного з'єднання з малим перехідним опором.

Один або декілька герконов (МК), поміщених всередину електромагнітної котушки, утворюють герконовоє реле (мал.21). Механічні переміщення в герконових реле мінімальні (зсув кінця пружини на декілька десятих і навіть сотих доль міліметра). Тому чутливість і швидкодія у цих реле набагато вищі, ніж у більшості звичайних електромагнітних реле. При цьому маса (і вартість) герконового реле в десятки разів менше маси (і вартості) звичайних реле.

Мал.21 Герконове реле

Геркон завдяки герметичності може працювати в агресивних і вибухонебезпечних середовищах і при температурах від -100 до +200 °С у будь-якому положенні по відношенню до горизонталі. Існує декілька різновидів герконов і герконових реле. Їх варіанти можуть відрізнятися формою і розміром контактів і балонів. Випускають МК на замикання (фронтовий контакт), на розмикання (тиловий контакт) і на перемикання (трійник).

Основною частиною герконів, що виконує функції магнітопроводів, контактів, якоря і пружних елементів, є контактні пружини. Тому з принципу дії герконів виходить, що контактні пружини повинні володіти високою електропровідністю і магнітною проникністю, малою залишковою індукцією і достатньою пружністю. Крім того, по технологічних міркуваннях необхідно, щоб матеріал пружин добре зварювався з склом, утворюючи вакуумний спай.

Для виготовлення пружин герконов в більшості випадків використовують пермаллоєві дроти різних марок.

Геркони і герконові реле прості по пристрою, достатньо надійні в роботі, характеризуються невеликими розмірами (мал. 22) і масою, малою вартістю. Тому їх широко застосовують в промисловій автоматиці. На жаль, геркони і герконові реле не володіють властивостями реле I класу надійності, що в значній мірі обмежує їх застосування в пристроях залізничної автоматики, що забезпечують безпеку руху поїздів. Не виключається можливість замикання контактів із-за зниження жорсткості контактних пружин і зварювання контактуючих металевих поверхонь.

Мал. 22 Розміри геконів КЭМ-1 та КЭМ2, герконового реле РЭС-44

У залізничній автоматиці геркони можна застосовувати в пристроях, робота яких не пов'язана безпосередньо з безпекою руху поїздів. У разі їх використання у відповідальних схемах повинен забезпечуватися безперервний контроль правильності замикання і розмикання контактів.

Розроблені геркони для перемикання силових ланцюгів великої потужності (струми до 15 А при напрузі 220 В); їх називають герсиконами.

Різновидом герконів є рідкометалеві (зокрема, ртутні) магнітокеруючі контакти. У реле ІВГ, що застосовується на заміну ІМВШ-110, застосовується рідкометалевий (ртутний) магнітокеруючий геркон МКСР-45181, комутаційний ресурс якого більш ніж в 10 разів перевищує цей показник для звичайних («сухих») контактів. Цей геркон (мал. 23) складається з скляної оболонки 5, в яку поміщені (упаяні) нерухомі 4 і 3 і рухома 1 плоскі контакт-деталі з магнітом'ягкого металу. При дії магнітного потоку рухома контакт-деталь переміщується, розмикаючи тиловий і замикаючи фронтовий контакти. Для забезпечення стабільного і низького перехідного опору і високої зносостійкості контактів в зону контакту 2 при роботі геркону по капілярах рухомої контакт-деталі постійно поступає ртуть з резервуару, поміщеного знизу оболонки.

Мал. 23 Схема жидкометалевого (ртутного) магнитокеруючого геркону МКСР-45181

Змочування контактів ртуттю забезпечує їх тривалу і надійну роботу в умовах експлуатації.

Герметична оболонка геркона заповнена воднем під тиском 1,7·106 Па для забезпечення електричної міцності зазору (0,7 мм), рівної не менше 2500 В.

У реле ІВГ застосована магнітна система нейтрального реле, що складається з котушки, ярма і сердечника, на полюсному наконечнику якого закріплена втулка з герконом. У реле ІВГ передбачена можливість включення обігріву на зимовий період, оскільки при температурі -38 °С і нижче відбувається замерзання ртуті. Для цього в корпусі реле встановлений резистор 18 Ом, 10 Вт з виводами на контакти 12 і 32, до яких при необхідності підключається джерело змінного струму напругою 12-14 В (мал. 24).

Мал. 24 Розміщення контактів та схема включення обмотки реле ИВГ

Для полегшення режиму комутації застосований іскропоглинаючий контур, що складається з резистора і конденсатора. Для його включення встановлюють перемичку між виводами 13 і 72 на штепсельній розетці. У разі комутації змінного струму перемичку не встановлюють, оскільки через іскропоглинаючий контур утворюється обхідне коло. Всі деталі реле ІВГ розміщують на платі реле НМШ. Електричні характеристики реле по змінному струму частотою 50 Гц: напруга спрацьовування 2,6- 3,2 В, напруга відпускання якоря не менше 2,0 В. Герконовий контакт реле забезпечує не менше 5 ?10⁸ перемикань електричних ланцюгів постійного струму при напрузі 6 В і струмі 0,5 А. Для порівняння відзначимо, що реле ІМВШ-110 забезпечує 2?10⁷ перемикань.

Реле ІВГ не відноситься до реле I класу надійності. Тому воно, так само як і реле ІМВШ-110, може застосовуватися в схемах, в яких неправильна робота контактів не приводить до небезпечних відмов. Правильність роботи контактів повинна перевірятися схемою дешифратора.

Повний опір обмотки реле ІВГ і споживана потужність такі ж, як і у реле ІМВШ-110. Тому ці реле є взаємозамінними. Після установки реле ІВГ в штепсельну розетку замість реле ІМВШ-110 необхідно зміряти напругу змінного струму на обмотці реле, яке повинне бути в межах, вказаних в регулювальних таблицях. Потім перевіряють правильність і стійкість роботи дешифратора при прийомі кодових сигналів КЖ, Ж і 3 і їх відсутності. Реле ІВГ проходять широкі експлуатаційні випробування на залізниці. На підставі випробувань буде вдосконалена конструкція реле і технологія виготовлення герконів.

РОБОЧЕ МІСЦЕ:

1. Вивчити будову реле типу ИВГ. При вивченні будови реле необхідно з'ясувати:

а) яка особливість будови реле типу ИВГ;

б) яке призначення мають вузли та деталі реле типу ИВГ;

в) у чому полягає принцип дії реле типу ИВГ.

2. За допомогою випробувального стенду зняти наступні електричні характеристики реле:

а) напруга повного спрацювання реле (Uп);

б) напруга відпускання контакт-деталі реле (Uвід).

3. Для перевірки правильності показань необхідно послідовно виконати цикл вимірів три рази. Результати вимірювань занести до таблиці:

Таблиця вимірювань і обчислень

ЗМІСТ ЗВІТУ:

1. Накреслити електричну схему реле типу ИВГ та пояснити принцип дії;

2. Навести зовнішній вигляд плати реле типу НМШ з нумерацією контактів;

3. Привести таблицю вимірювань. Порівняти отримані результати згідно відповідних параметрів випробуваних реле. Дати пояснення щодо розбіжності параметрів.

4. Вказати сферу використання реле.

ЛІТЕРАТУРА:

1.. Дмитриев В.С. и др. Основы железнодорожной автоматики и телемеханики. - М.: Транспорт, 1988г.- 288.;

2.Сороко В.Н., Разумовский Б.А. Апаратура железнодорожной автоматики и телемеханики: Справочник. В 2-х т. -М.: Транспорт, 1981.

Лабораторна робота №8. Тема: «Дослідження будови та зняття електричних і часових характеристик кодових реле»

Мета: Вивчити будову, принцип дії реле типів КДР, КДРШ. Ознайомитися з методикою і зняти електричні і часові характеристики реле.

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ:

Кодовими реле КДР є електромагнітні реле постійного струму полегшеного типу. Маса реле залежно від типу рівна 470-960 р. По надійності дії вони не відповідають вимогам, що пред'являються до реле I класу надійності, тому при застосуванні цих реле у виконавчих електричних схемах, що безпосередньо забезпечують безпеку руху поїздів, потрібний обов'язковий схемний контроль відпуску і тяжіння якоря.

Найбільше застосування первинне ці реле знайшли в кодовій апаратурі диспетчерської централізації тимчасової коди, звідки і з'явилася назва цих реле. Ці реле широко використовують в дешифраторних осередках числового кодового автоблокування, в дешифраторах автоматичної локомотивної сигналізації, в набірній групі реле систем маршрутно-релейної централізації і в багатьох інших пристроях. На основі кодових реле розроблені трансміттерниє реле для передачі в рейки кодових сигналів автоматичної локомотивної сигналізації.

Магнітна система реле може бути нерозгалуженою (КДР1, КДР1-М і КДР-2) у вигляді Г-подібного сердечника і розгалуженою у вигляді П-образного сердечника (КДРЗ-М). Реле КДР 5-М має розгалужену магнітну систему з великими розмірами сердечника котушки. Буква М в позначенні реле указує на сповільнений характер роботи реле.

Реле типу КДР6-М - повільнодіюче, виконане аналогічне реле КДР5-М з укороченою котушкою і якорем і котушкою для отримання уповільнення на тяжіння і відпуск якоря.

Електромагнітна система реле КДР (мал. 25) складається з сердечника 1, котушки 2, ярма 3 і пластинчастого полегшеного якоря 6. Перемикання контактів здійснюється бакелітовою пластиною 5, жорстко пов'язаною з якорем. При тяжінні якоря бакелітова пластина піднімається вгору і розмикає нижні (тилові) і замикає верхні (фронтові) контакти з рухомими контактами 4 (загальними). Для виключення залипання якоря на ньому є мідний наклеп. У реле КДР3 мідний наклип відсутній, а для виключення залипання зігнутий якір для забезпечення повітряного зазору між якорем, що притягає, і сердечником. У реле КДР-5 і КДР6-М масивний упор з антимагнітного матеріалу прикріплюють до нижньої полиці сердечника і вигинають якір.

Мал. 25 Конструкція реле КДР з нерозвітленною магнітною системою

Контактна система реле КДР складається з однієї - п'яти вертикальних колодок, що набирають з окремих елементарних контактних груп. Кожній елементарній групі, що складається з однієї, - трьох контактних пружин, привласнений певний номер. Контактна група 1 призначена для припаювання виведення обмотки реле. Групи 2 і 3 нормально розімкнені і замикаються при збудженні реле. Контактні групи 5 і 6 нормально замкнуті і розмикаються при спрацьовуванні реле. Групи 4, 7, 9 і 0 мають повні трійники, тобто працюють на перемикання. При цьому групи 4 і 0 мають мостові контакти, у яких при тяжінні якоря спочатку замикаються фронтові контакти, а потім розмикаються тилові, тобто перемикання здійснюється без розриву ланцюга. Контакти в колонках розділяються ізоляційними прокладками. Контакти реле КДР забезпечують 1 млн. комутацій ланцюгів постійного струму 2 А напругою 24 В або ланцюгів змінного струму 0,25 А при напрузі 220 В. При зменшенні вказаних навантажень на 50% реле забезпечує 10 млн. комутацій.

Контакти реле КДР нумерують тризначними цифрами (мал. 26, а): перша цифра указує номер колонки, в якій розташований контакт; друга - номер контактної групи в колонці; третья-тіп контакту: загальний-1, фронтовий-2, тиловий-3. Наприклад, фронтовий контакт, розташований в другій контактній групі третьої колонки, позначається 322. Тут же для прикладу показано позначення мостового контакту (трійник) 221-222-223.

Мал. 26 Контактна система реле КДР

Реле виготовляють згідно з паспортними даними, в яких вказані номенклатурні номери, опори котушок, контактний набір, номінальна напруга, електричні і тимчасові характеристики.

У принципових і монтажних схемах дешифратора автоматичної локомотивної сигналізації контакти реле КДР нумерують з боку монтажу по номеру колонки (перша цифра) і номеру контактної пружини в колонці, вважаючи зверху. Колонки нумерують зліва направо. Наприклад, контакт, розташований в другій зліва колонці на шостому місці (вважаючи зверху), отримує номер 26 незалежно від того, який це контакт - загальний, фронтовий або тиловий. У одній колонці може бути розташовано не більше семи контактних пружин. Застосовують і інші системи позначень контактів.

Реле КДР розміщують, як правило, в осередках або блоках. Монтажні дроти приєднують до контактів реле гарячим паянням. У деяких пристроях використовують реле КДРШ, що мають штепсельне включення з відповідною нумерацією штепсельної колодки (мал.26, б).

Реле типу УКДР мають захисний кожух, а реле КДРТ - посилену контактну групу.

Для отримання уповільнень на тяжіння і відпуск якоря, званих в кодових реле прямим і зворотним уповільненням, встановлюють котушки з мідними каркасами, мідні шайби і втулки. Для отримання прямого уповільнення мідні шайби розміщуються з боку якоря. Зворотне уповільнення (на відпуск) від місця розташування шайб не залежить. Таким чином може бути отримане уповільнення до 0,5 с. Великі уповільнення досягаються установкою конденсаторів.

У локомотивних дешифраторах АЛСН як реле відповідності використовують спеціально розроблене для цього повільнодіюче реле СР. Реле по конструкції аналогічно реле КДР, але має посилену розгалужену магнітну систему з П-подібним корпусом, полюсний наконечник діаметром 40 мм і дві контактні групи 2 ф (або 1 ф, 1 т), що дозволяє отримати уповільнення на відпуск (зворотне уповільнення) 6 з без конденсаторів і до 90 із з конденсатором 1000 мкф.

Повітряний зазор між якорем, що притягає, і сердечником досягається за допомогою антимагнітного наклепу на якорі і масивного упору з антимагнітного матеріалу, прикріпленого до нижньої полиці корпусу. По надійності дії реле СР близько до реле I класу надійності, тому його використовують в локомотивному дешифраторі як реле відповідності, що є найвідповідальнішим реле дешифратора, за допомогою якого перевіряється правильна робота інших реле КДР, вживаних в дешифраторі.

Використовувати як реле відповідності і реле контролю швидкості в локомотивному дешифраторі надійніше реле I класу НМШ, НШ або HP не представляється можливим, оскільки ці реле не розраховані на роботу в умовах вібрації.

У ряді схем автоматики застосовують кодові реле з магнітним блокуванням КДР3-МБ і КДРШ3-МБ. У цих реле після спрацьовування завдяки великому залишковому магнітному потоку сердечника якір залишається в положенні, що притягає, без наявності струму в обмотці. Для того, щоб реле відпустило якір, необхідна дія струму зворотної полярності певного значення. Струм зворотної полярності подається або на іншу обмотку (у двохобмоточному реле), або на резистор на робочу обмотку (у однообмоточном реле). Ці реле є швидкодіючими з розгалуженим П-подібним магнітним ланцюгом, по своїй конструкції вони аналогічні звичайним кодовим.

РОБОЧЕ МІСЦЕ:

Вивчити будову і принцип дії реле типів КДР, КДРШ.

При вивченні будови і принципу дії реле з'ясувати:

а) різновиди контактних груп реле типів КДР і КДРШ

б) взаємодія частин реле при його роботі;

в)способи кріплення з розеткою реле типу КДРШ;

г)будову розгалуженої і нерозгалужений магнітних систем реле;

д)способи одержання уповільнення реле на притягання і відпускання якоря;

2. За допомогою вимірювальної валізи типу ИЧ-I зняти наступні електричні і часові характеристики реле:

- напруга притягання якоря реле(Uпр)

- напруга відпускання якоря реле(Uвід)

- час притягання якоря (tпр)

- час відпускання якоря (tвід)

3. Для перевірки правильності показань випливає весь цикл вимірів, виконати три рази. Дані вимірів занести в таблицю вимірів.

Таблиця вимірювань

ЗМІСТ ЗВІТУ:

1. Накреслити схему магнітного ланцюга реле типу КДР із розгалуженою і нерозгалуженою системами.

2.Привести ескіз контактних груп,та нумерацію виводів контактів.

3. Привести таблицю вимірів. Порівняти отримані результати по відповідних параметрах випробуваного реле.

4. Указати періодичність перевірки реле в експлуатаційних умовах.

ЛІТЕРАТУРА:

1.. Дмитриев В.С. и др. Основы железнодорожной автоматики и телемеханики. - М.: Транспорт, 1988г.- 288.;

2.Сороко В.Н., Разумовский Б.А. Апаратура железнодорожной автоматики и телемеханики: Справочник. В 2-х т. -М.: Транспорт, 1981.

Лабораторна робота №9. Тема: «Дослідження будови та зняття електричних і часових характеристик трансмітерних реле»

Мета роботи: Вивчити будову, принцип дії реле типу ТШ і особливості контактної системи трансмітерних реле. Ознайомитися з методикою і зняти електричні і часові характеристики реле.

ОСНОВНІ ВІДОМОСТІ:

Трансмітерні реле розроблені на основі кодових реле типу КДРТ, вони мають посилені контакти і використовуються для кодування рейкових кіл (передачі імпульсів струму в рейкові кола). Трансмітерні реле працюють в найбільш важких умовах експлуатації. В системі числового кодового автоблокування вони, як правило, працюють в релейних шафах в умовах зміни температури і вологості повітря в широких межах, перемикаючи значні потужності (до 600 В*А) при реактивному навантаженні. Протягом доби реле спрацьовує приблизно 150 тис. разів, на рік - приблизно 500 млн. разів.

Контактна система трансмітерного реле (крім типу В) має три контактні групи: одну середню на переключення з посиленим контактом і дві крайні зі звичайними контактами. Одна з крайніх груп працює на замикання (фронтовий контакт), а інша - на розмикання (тиловий контакт). Непосилені контакти використовуються в схемі дешифраторної чарунки числового кодового автоблокування. Посилені контакти виконані з металокерамічного сплаву марки СрКд-86-14, контактне натискання не менше 0,25 Н, перехідний опір контакту з урахуванням опору проводів внутрішнього монтажу повинно бути не більше 0,07 Ом. Для виключення вібрації посиленого контакту, що виникає при ударі загального контакту з фронтовим (що могло б призвести до багаторазового довільного розмикання ланцюга і посиленому зносу контакту), фронтова пружина має упорну пластину.

Мал. 27 Схема вімкнення та контактна система трансмітерних реле

Є декілька типів трансмітерних реле, що відрізняються конструкцією, робочою напругою, виконанням контактів і схемним включенням. Реле ТР-ЗА, ТР-ЗБ, ТШ1-65 і ТШ-65В розраховані на номінальну робочу напругу постійного струму 12 В, а відповідні їм по конструкції реле ТР-2000 А, ТР-2000 Б, ТР-2000 В, ТШ1 -2000 і ТШ1 -2000 В з опором обмотки 2000 Ом мають випрямний місток і призначені для роботи від змінного струму з номінальною робочою напругою 110 В. У всіх трансмітерних реле постійного струму всередині кожуха паралельно обмотці включений іскрогасний контур для захисту контактів трансмітера (або реле, через які включається трансмітерне реле) від руйнування. Він складається з конденсатора ємністю 0,5 мкФ і заскленого резистора 300 Ом або з діода і резистора.

У трансмітерних реле всіх типів (крім В) усередині кожуха є також конденсатор ємністю 0,25 мкФ з робочою напругою 1000 В, який слугує для іскрогасіння на посиленому контакті і може бути ввімкнений в необхідних випадках перемичкою на платі трансмітерного реле. Один з виводів конденсатора з'єднаний з контактом 11 посиленого трійника, а другий з виводом 22 (у реле ТР-2000) або 4 (ТР-ЗБ). Для включення іскрогасіння конденсатора необхідно встановити перемичку між виводами 22 (4) і 12. Якщо кодування здійснюється тиловим контактом, то перемичку встановлюють між виводами 22 (4) і 13.

Мал. 28 Схема кодування рейкових кіл

Трансмітерні реле мають металевий або прозорий сополімеровий кожух і роз'ємне контактне з'єднання (крім реле ТР-ЗА). Штепсельні реле ТШ розміщують в кожухах від великих штепсельних реле НШ. Ці реле застосовують в пристроях автоблокування та електричної централізації зі штепсельними реле НМШ.

Реле (комірки) ТР-ЗВ, ТР-2000В, ТШ-65В і ТШ-2000В мають додаткову схемну захист посилених контактів від руйнування, завдяки чому вони більш надійні в експлуатації. Усередині кожуха цих реле поміщено допоміжне іскрогасне реле, а послідовно з конденсатором С1 ввімкнений резистор R1 (40 Ом, 15 Вт), встановлений поза реле. Допоміжне іскрогасне реле И вмикається через тиловий контакт основного трансмітерного реле, тобто є його зворотним повторювачем. Тиловим контактом реле И шунтується резистор у схемі кодування. У момент спрацьовування реле Т і замикання робочої ланцюга реле И утримує якір на уповільненні, і резистор R1 ввімкнений. Потім реле И відпускає якір, і до моменту розмикання контакту реле Т резистор И1 є вимкненим. Таким чином, у процесі замикання і розмикання контакту основного трансмітерного реле за допомогою допоміжного іскрогасного реле при кожному ввімкненні та вимкненні змінюються параметри контура С1-R1. Під час замикання контакту основного трансмітерного реле резистор R1 ввімкнений, обмежуючи струм заряду, а при розмиканні контакту він вимкнений. Такий режим роботи контуру є найбільш сприятливим для бездугової комутації рейкових кіл.

Паралельно обмоткам основного реле Т і допоміжного И в реле ТР-ЗВ підключені іскрогасні контури з діодів і резисторів. Контур в основного реле Т використовується для корекції часу відпускання якоря цього реле. При шунтуванні резистора R3 зовнішньої перемичкою сповільнення на відпускання збільшується приблизно на 0,02 с. У реле ТР-2000 В для корекції часу уповільнення є додаткова обмотка. Замикаючи цю обмотку зовнішньої перемичкою 2-22, можна збільшити уповільнення на відпускання приблизно на 0,02 с.

Для забезпечення взаємозамінності трансмітерного реле типу В і реле ранніх випусків основні ланцюги реле ТР-ЗВ і ТР-2000В введені на ті ж затискач, що і у колишніх реле. При заміні старого реле (наприклад, ТР-ЗБ) новим (ТР-ЗВ) схема буде працювати без додаткового захисту. Для доповнення реле цим захистом необхідно включити реле М (плюсовий затиск підключити до затискача 4); послідовно з конденсатором С1 включити зовнішній резистор R1, Паралельно резистору R1. Включити тиловий контакт 41-43 реле И.

Штепсельні реле ТШ-65В і ТШ-2000В призначені для застосування спільно з малогабаритними штепсельними реле. У цих реле основне і допоміжне реле однакові, тому вони позначаються 1Т і 2Т. Реле мають посилені контакти такого ж типу, як і у реле ТР-ЗВ і ТР-2000В. Будь-яке з двох реле може використовуватися самостійно як реле Т або И. Включення реле з додатковим захистом, а також паралельно з'єднання посилених контактів здійснюються установкою відповідних перемичок на платі реле.

РОБОЧЕ МІСЦЕ:

1. Вивчити будову і принцип дії реле типу ТШ.

При вивченні будову і принципу дії реле з'ясувати:

- конструкцію реле типів ТШ;

- звернути увагу на будову посиленого контакту;

- призначення резисторів, конденсаторів, випрямляча, що входять у реле.

2. За допомогою вимірювального чемодану типу ИЧ-I зняти наступні електричні і часові характеристики реле:

- для трансмітерних реле:

- напруга притягання якоря реле по змінному струму (Uпр)

- напруга відпускання якоря реле по змінному струму (Uвід)

3. Для перевірки правильності показань випливає весь цикл вимірів, виконати три рази. Дані вимірів занести в таблицю вимірів.

Таблиця вимірювань

ЗМІСТ ЗВІТУ:

1.Накреслити принципові схеми реле типів ТШ1-65 і ТШ1-2000В.

2.Вказавти призначення кожного елемента.

3. Пояснити принцип без дугової комутації.

4. Привести таблицю вимірів. Порівняти отримані результати по відповідних параметрах випробуваних реле.

5. Указати періодичність перевірки кожного з розглянутих типів реле в експлуатаційних умовах.

Размещено на Allbest.ru