Принцип действия реле и их классификация
Наиболее распространенными элементами систем железнодорожной автоматики и телемеханики являются реле и приборы релейного действия, при помощи которых осуществляются процессы автоматического управления, регулирования и контроля движения поездов, а также различные схемные зависимости.
Основным отличием реле и приборов релейного действия от других элементов автоматики и телемеханики является скачкообразное изменение выходной величины у при плавном изменении входной величины х (рис. 2.1). При изменении входной величины от нуля до хсp (срабатывания) выходная величина у остается постоянной и равной нулю (или близкой к нулю). После достижения входной величиной значения хср скачкообразно изменяется выходная величина от нуля до у1. При дальнейшем изменении входной величины выходная величина не изменяется и остается равной у1. При уменьшении входной величины до х0 (отпускания) выходная величина скачкообразно уменьшается до нуля и остается неизменной.
Рис. 2.1. Характеристика реле Рис.2.2. Схема электромагнитного
реле
В устройствах железнодорожной автоматики и телемеханики, как правило, применяют реле и приборы релейного действия, в которых входными и выходными являются электрические величины (ток и напряжение). Если скачкообразное изменениетока в выходной цепи достигается физическим размыканием цепи, то такой элемент называют контактным реле,или просто реле.Если скачкообразное изменение тока в выходной цепи обусловливаетсяизменением внутреннего состояния элемента (внутреннего сопротивления проводимости, индуктивности и т. п.) без физического размыкания цепи, то такой элемент называют прибором релейного действия, или бесконтактным реле.
Основной частью реле (рис. 2.2) является электромагнит — наиболее простой преобразователь электрического сигнала в механическое перемещение. Электромагнит состоит из обмотки 1 с сердечником 2, ярма 3 и подвижной части 4, называемый якорем. Якорь воздействует на исполнительный орган – контакты 5. При прохождении тока по обмотке возникает магнитный поток; магнитные силовые линии замыкаются через воздушный зазор, пронизывают якорь, который под действием электромагнитных сил притягивается, замыкая контакты. Это явление называется срабатыванием (возбуждением) реле. При выключении тока якорь под действием силы тяжести (собственного веса) или сил реакции контактных пружин возвращается в исходное состояние, размыкая контакты. Это явление называется отпусканием (обесточиванием) реле.
Для условного обозначения состояний элементов автоматики и телемеханики, в том числе и реле, применяют двоичную систему счисления: возбужденное состояние реле обозначают символом 1, обесточенное — символом 0.
Контактные реле получили наибольшее распространение в эксплуатируемых устройствах железнодорожной автоматики и телемеханики благодаря их простоте и надежности работы. К их достоинствам следует отнести возможность одновременного независимого переключении нескольких выходных цепей постоянного и переменного тока, что обусловлено наличием раздельных групп контактов у этих элементов. При этом выходные цепи оказываются гальванически не связанными одна с другой и с входной цепью.
Достоинствами реле также являются малые потери мощности в контактном переходе, практически бесконечное отношение сопротивлений контакта в разомкнутом и замкнутом состояниях, независимость от воздействия электрических и магнитных нолей, высокая электрическая прочность и др.
Однако контактные реле имеют относительно большие размеры и массу, небольшой срок службы, особенно при работе в импульсном режиме, недостаточное быстродействие, обусловленное наличием механических перемещений при работе реле. Указанные недостатки в основном могут быть устранены применением бесконтактных реле, у которых отсутствуют подвижные трущиеся элементы. Бесконтактные приборы обладают большим быстродействием, имеют малые размеры и массу, менее подвержены воздействию вибрации, наблюдающейся при проследовании подвижного состава. Бесконтактные приборы получают все более широкое внедрение.
Вместе с тем бесконтактные приборы релейного действия имеют и существенные недостатки, которые связаны с трудностью построения бесконтактных элементов, отвечающих одному из основных требований к устройствам СЦБ — исключению опасных положений при повреждении отдельных элементов схем. При использовании бесконтактных реле возникает трудность одновременного коммутирования нескольких выходных цепей, гальванически не связанных друг с другом. Указанные недостатки ограничивают область применения бесконтактных реле в устройствах железнодорожной автоматики и телемеханики, поэтому в ответственных исполнительных цепях, а также при необходимости коммутации нескольких гальванически не связанных выходных цепей сохраняются, как правило, контактные реле, которые непрерывно совершенствуются.
В перспективе наиболее приемлемым следует признать оптимальное сочетание контактных и бесконтактных приборов. Применение тех или иных приборов в конкретных системах автоматики и телемеханики определяется на основании эксплуатационных, технических и экономических требований, предъявляемых к вновь разрабатываемым и проектируемым системам.
Рассмотренные классификация и основные характеристики относятся лишь к контактным реле.
По надежности действия реле подразделяются на I и низшие классы надежности.
К реле I класса надежности относятся реле, у которых возврат якоря при выключении тока в обмотках обеспечивается с максимальной гарантией и осуществляется под действием собственного веса (силы тяжести). Реле I класса надежности имеют также следующие дополнительные свойства, обеспечивающие высокую надежность их действия:
несвариваемость фронтовых контактов, замыкающих наиболее ответственные цепи при возбужденном состоянии реле; для этого фронтовые контакты изготовляют из графита с примесью серебра, а остальные контакты — из серебра;
надежное контактное нажатие и сравнительно большие межконтактные расстояния (нажатие на фронтовые контакты не менее 0,3 Н, на тыловые — не менее 0,15 Н), зазор между контактами при крайних положениях якоря должен быть не менее 1,3 мм; исключение залипания якоря при выключении тока в обмотке реле, что обеспечивается наличием антимагнитных штифтов на якоре.
Реле I класса надежности применяют во всех системах автоматики и телемеханики без дополнительного схемного контроля отпускания якоря.
У реле низших классов надежности возврат якоря при выключении тока в обмотках реле может обеспечиваться как под действием собственного веса, так и под действием сил реакции контактных пружин. Эти реле, как правило, используют в схемах, не связанных непосредственно с обеспечением безопасности движения поездов (диспетчерский контроль, схемы наборной группы маршрутно-релейной централизации, кодовая аппаратура диспетчерской централизации и др.). При использовании этих реле в ответственных цепях (дешифраторы автоблокировки и АЛС, путевые реле импульсных рельсовых цепей и др.) предусматривают обязательный схемный контроль притяжения и отпускания якоря реле при непрерывной импульсной работе. Если же эти реле работают в ответственных цепях с непрерывным питанием, то применяют их дублирование (параллельное или последовательное включение обмоток реле и последовательное включение контактов).
По принципу действия реле подразделяют на следующие типы:
электромагнитные, в основу действия которых положено свойство электромагнита притягивать якорь и переключать связанные с ним контакты при протекании по обмотке тока. Электромагнитные реле получили наиболее широкое распространение в железнодорожной и промышленной автоматике и телемеханике;
индукционные (двухэлементные), работающие от взаимодействия переменного магнитного потока одного элемента и тока, индуцируемого в легком подвижном секторе переменным магнитным потоком другого элемента. Индукционные реле работают только от переменного тока;
электротермические, основанные на явлении расширения тел при нагревании; чаще всего в электротермических реле применяют биметаллические пластины, изгибающиеся при нагревании, и замыкающие контакты, связанные с биметаллическими пластинами.
По роду питающего тока реле подразделяются на реле постоянного, переменного и постоянно-переменного тока.
Реле постоянного тока подразделяются на нейтральные, поляризованные и комбинированные.
В зависимости от времени срабатывания реле делятся на быстродействующие — с временем срабатывания на притяжение и отпускание до 0,03 с; нормальнодействующие — с временем срабатывания до 0,3 с; медленнодействующие — с временем срабатывания до 1,5 с; временные (реле выдержки времени) — с временем срабатывания свыше 1,5 с.
Реле имеет два состояния — рабочее (возбужденное) и нерабочее (обесточенное). В рабочем состоянии реле возбуждено током, якорь его притянут, верхние, нормально разомкнутые (фронтовые) контакты замкнуты. В нерабочем положении через обмотку реле ток не протекает (или он ниже тока отпускания), якорь находится в отпущенном положении, при этом замыкаются нижние, нормально замкнутые (тыловые), контакты.
Напряжение и ток, при которых якорь притягивается до упора и замыкаются фронтовые контакты, называют напряжением и током срабатывания, а напряжение и ток, при котором происходит отпускание якоря, — напряжением (током) отпускания. Номинальное рабочее напряжение всегда несколько выше напряжения срабатывания (обычно в 1,5 раза).
Отношение напряжения (тока) отпускания UОк напряжению (току) срабатывания UСРхарактеризует коэффициент возврата реле
kВ=UО /UСР или kВ =IО/IСР.
Для большинства реле, используемых в устройствах СЦБ, коэффициент возврата находится в пределах от 0,25 до 0,5.
В устройствах автоблокировки реле, кроме специальных типов, рассчитаны на номинальное рабочее напряжение 12 В, а в станционных устройствах, как правило, — на 24 В.
На железных дорогах применяют реле трех видов: малогабаритные штепсельные реле (НМШ, АНШ, ОМШ, АШ), предшествующие им большие штепсельные реле (НШ, КШ) и более поздние штепсельные реле Ленинградского (Санкт-Петербургского) завода (РЭЛ, ПЛ).
При проектировании и новом строительстве устройств предусматривают использование малогабаритных штепсельных реле, которые изготовляются двух типов: в защитном кожухе (колпаке) для установки в релейных шкафах и на стативах и открытые (без кожуха) для установки в релейных блоках электрической централизации.
Применяемые в устройствах железнодорожной автоматики и телемеханики реле имеют специальную маркировку (условное наименование), состоящую из букв и цифр, занимающих определенное место в обозначении. Первая буква или сочетание двух первых букв в обозначении указывают на физический принцип действия реле: Н — нейтральное, П — поляризованное, К – комбинированное, И — импульсное, ДС – индукционное переменного тока (двухэлементное секторное). Буква М, стоящая на втором месте в условном обозначении штепсельных реле, указывает на малогабаритное исполнение реле. Буква М отсутствует у малогабаритных реле автоблокировки, у которых буква А означает, что это реле автоблокировки малогабаритное. У пусковых реле в условном наименовании имеется буква П, а у реле с выпрямителями — буква В.
Конструкция реле, которая характеризуется в основном видом электрического контактного соединения с другими приборами, обозначается буквой Ш (штепсельное).
Условные буквенные обозначения некоторых типов реле расшифровываются следующим образом: НМШ — нейтральное малогабаритное штепсельное; НМПШ — нейтральное малогабаритное пусковое штепсельное; ИМВШ — импульсное малогабаритное штепсельное с выпрямителем; НШ — нейтральное штепсельное (большое); ДСШ— двухэлементное секторное штепсельное.
У медленнодействующих на отпускание реле в обозначении имеется дополнительная буква М, а у реле с замедлением на срабатывание, достигаемым с помощью термоэлемента, — буква Т, например НМШМ—нейтральное малогабаритное штепсельное медленнодействующее; НМШТ — нейтральное малогабаритное штепсельное с термоэлементом.
Цифра после указанных букв характеризует контактную систему реле. У штепсельных реле цифра 1 указывает на наличие восьми контактных групп на переключение 8 фт (ф — фронтовой, т — тыловой контакты); цифра 2 обозначает четырехконтактные реле (4 фт); цифра 3 указывает на наличие у реле двухконтактных групп на переключение и двух фронтовых контактов (2 фт, 2 ф); цифра 4 обозначает четыре полных тройника и четыре фронтовые контакта (4 фт, 4ф); цифра 5 указывает на наличие двух тройников на переключение и двух тыловых контактов (2 фт, 2 т).
У некоторых типов реле (ДСШ, ИМШ и др.) цифры, характеризующие контактную систему, не ставят. Второе число, которое пишется через черточку, указывает на значение общего сопротивления обморок постоянному току при последовательном включении обмотки (НМШ1-1800, АНШ2-1600). Если обмотки включают раздельно или они имеют различное сопротивление, то его значение указывают дробью: в числителе указывают сопротивление первой катушки, а в знаменателе — второй.
Полные номенклатуры некоторых типов реле расшифровываются так: НМШ1-1800 — нейтральное малогабаритное штепсельное реле с восемью контактными группами и общим сопротивлением обмоток, включенных последовательно, 1800 0м; НМПШ2-400— нейтральное малогабаритное пусковое штепсельное реле с четырьмя контактными группами на переключение и сопротивлением обмоток 400 Ом; НМПШЗ-0,2/220 — нейтральное малогабаритное пусковое штепсельное реле с контактной системой 2 фт, 2 ф и сопротивлением обмоток 0,2 и 220 Ом.
Таблица 2.1
Дата добавления: 2016-04-11; просмотров: 3816;