Релейная аппаратура

Релейная аппаратура представляет собой основу автоматических устройств, которые контролируют работу энергетических установок и ликвидируют нарушения нормального режима работы (релейная защита), а также основу устройств автоматического и дистанционного управления, сигнализации, телемеханики и связи. К ней относятся все виды реле и вспомогательные устройства к ним. Релейная аппаратура размещена на посту дежурного по станции или в релейной будке РБ, расположенной рядом с этим помещением. Часть релейной аппаратуры находится в релейных шкафах РШ, установленных у входных и выходных светофоров. Местные источники питания расположены в батарейных колодцах БК.

Релейная аппаратура телемеханических устройств монтируется в металлических шкафах, установленных в помещении аппаратной. В верхней части шкафа располагаются реле, искатели и прочая аппаратура, а в нижней части – клеммники и переходные гребенки для присоединения кабелей внешних связей. Для удобства обслуживания аппаратуры и обеспечения доступа к монтажной стороне в напольных шкафах открываются и лицевая, и тыловая стенки, а в настенных шкафах открывается только лицевая стенка, а аппаратура монтируется на поворотном каркасе. В таких же шкафах релейная аппаратура располагается и на сооружениях системы. Вся аппаратура телеизмерительных систем располагается в металлических корпусах, защищающих детали от пыли и механических повреждений.

Безотказность аппаратуры

Аппаратура в системах ЖАТ первой группы надежности, выполняющая ответственные функции, должна обладать требуемым уровнем защищенности от опасных отказов.

В качестве элементной базы для ответственных цепей отечественных релейных систем ЭЦ, АБ и переездной автоматики используются электромагнитные реле первого класса надежности, у которых с помощью специальных конструктивных мер достигается повышенная надежность относительно опасных отказов и обеспечивается несимметричность отказов.

Параметр потока защитных отказов для нейтральных реле первого класса (НМШ) находится в пределах (0,018-0,17) 10^-6 ч^-1 [18], а параметр потока опасных отказов для них должен быть меньше 10^-8-10^-9 ч^-1. В табл. 3.7 приведены параметры потока защитных отказов электромагнитных реле первого класса надежности и параметры потока отказов некоторых кодовых реле.

Т а б л и ц а 3.7

Параметры потока отказов электромагнитных реле

Тип реле	10-6 ч-1	Тип реле	10-6 ч-1
АНШ2-1600 АНШМ2-380 АНМШТ-380 АНВШ2-2400 НМШ1-1800 ИМШ1-0,3 КМШ-3000	0,06 0,04 0,26 0,26 0,004 0,3 0,02	ПМПШ-150/150 ОМШ2-40 НШ1-800 ТШ1-2000 КДРШ1 КДРШ3-М УКДР1В-1	0,531 0,02 0,017 1,507 0,05 0,066 0,09

До обеспечения высокой защищенности от опасных отказов электромагнитные реле первого класса должны отвечать следующим требованиям:

• при отключении тока в обмотке реле возврат якоря должен происходить под действием собственного веса;

• должна гарантироваться несвариваемость общего и фронтового контактов;

• все контакты при срабатывании реле должны переключаться принудительно и одновременно;

• должна исключаться возможность магнитного удерживания («залипания») якоря у сердечника при выключении тока в обмотке;

• должна исключаться установка реле в перевернутом положении;

• должна исключаться возможность установки в штепсельную розетку реле другого типа и реле с другими параметрами;

• реле должно размещаться в защитном кожухе;

• должны нормироваться значения и сроки неизменности ряда параметров (коэффициента возврата, контактного давления, переходного сопротивления контактов, межконтактного расстояния).

За время эксплуатации реле типов НМ и НМШ были случаи их опасных отказов в результате механического «заклинивания» якоря в притянутом положении.

Разработанные в 80-х годах реле типа РЭЛ отвечают всем требованиям к реле первого класса. Новая конструкция крепления груза к якорю повышает виброустойчивость реле, их объем меньше в 2 раза, а масса – в 1,5 раза по сравнению с реле типа НМШ. Поэтому реле РЭЛ стали элементной базой релейных систем ЭЦ и АБ, разработанных после появления этих реле.

Наиболее характерные отказы электромагнитных нейтральных реле и их причины приведены в табл. 3.8 [43].

Основное количество отказов электромагнитных реле приходится на контактную систему. Контакты реле первого класса должны выдерживать не менее 10⁷ замыканий без токовой нагрузки и не менее 1,510⁶ замыканий при токе 2 А и напряжении 24 В постоянного тока или при токе 0,5 А и напряжении 220 В переменного тока. Переходное сопротивление контактов должно быть у фронтовых контактов не более 0,3 Ом при контактном нажатии не менее 0,294 Н, и у тыловых контактов не более 0,03 Ом при нажатии не менее 0,147 Н. Зависит это сопротивление, кроме контактного нажатия, от состояния контактных поверхностей. В процессе работы реле контактное нажатие снижается из-за уменьшения совместного хода контактов, а поверхность контактов окисляется, эрозирует, засоряется продуктами износа контактов и пылью. Увеличение переходного сопротивления контактов на 10-15% обычно не сказывается на устойчивости работы схем железнодорожной автоматики.

Т а б л и ц а 3.8

Характерные отказы нейтральных электромагнитных реле

Отказы	Причины или виды отказов	Число отказов, %
Обрыв цепи на контактах реле	Неправильная регулировка Смещение якоря Инородные частицы под якорем Загрязнение или эрозия контактов (окисление, грязь, пыль, флюс, растворители, лак) Деформация контактных пружин, сваривание и оплавление контактов	26,8 5,5 4,0 16,6 17,6
Перемежающийся обрыв цепи на контактах реле	Вибрация Нестабильное переходное сопротивление контактов	2,6 12,0
Отказы изоляции в контактной системе	Пробой изоляции: между контактами между контактами и обмоткой или корпусом Ухудшение сопротивления изоляции	0,1 1,7 0,8
Отказы обмоток	Пробой изоляции обмотки на корпус Обрыв обмотки (подсечка, некачественная пайка, коррозия, прожог) Полное или межвитковое короткое замыкание	1,5 5,2 5,6

Усложнение конструкции реле – добавление выпрямительных диодов (реле типов НМВШ), термических элементов (реле типа НМШТ) и т.п., ухудшает их безотказность (табл. 3.7). Относительно большой параметр потока отказов реле типов ИМШ, ИМВШ определяется импульсным характером их работы, а стрелочных пусковых реле ПМПШ, СКПШ, НМПШ – тяжелыми токовыми режимами работы.

В зимнее время переходное сопротивление контактов электромагнитных реле в напольных релейных шкафах растет из-за образования ледяной корки на контактах. Эффективным средством борьбы с обмерзанием является внутренний обогрев релейных шкафов, оборудованных естественной вентиляцией. У кодовых реле железнодорожной автоматики, на которых строятся вспомогательные цепи управления, не связанные с безопасностью движения поездов, параметр потока отказов имеет такой же порядок, что и параметр потока защитных отказов реле первого класса надежности (табл. 3.7). Однако показатели надежности кодовых реле симметричны для отказов типа короткое замыкание или обрыв, что не позволяет обеспечить требуемый уровень безопасности аппаратуры на таких реле.

Блочное построение функциональных узлов СЖАТ позволяет ускорить проектирование, сократить сроки монтажных работ, повысить ремонтопригодность систем.