8. Реле переменного тока. Устройство и работа, маркировка и условные обозначения на электрических схемах.

Для питания данного типа реле используется переменный ток. В качестве реле переменного тока в устройствах ж/д автоматики применяются фазочувствительные двухэлементные секторные реле типа ДСШ. Реле состоит из двух магнитных систем (двух элементов: местного и путевого).

Обмотка местного элемента подключена к источнику опорного напряжения. Путевой элемент подключается к рельсовой цепи. Между сердечниками местного и путевого элементов помещается алюминиевый сектор. Он вращается на оси в вертикальном положении и при помощи коромысла и тяги управляет контактами.

Ток местного элемента не меняется. При соответствующем значении тока путевого элемента и определенном значении угла сдвига фаз между ними вследствие взаимодействия переменного магнитного потока местного элемента Ф_м с вихревым током i_п, индуцированным в секторе переменным магнитным потоком путевого элемента Ф_п, образуется вращающий момент. Положительный вращающий момент М и движение сектора вверх происходит только при определенном соотношении фаз между токами путевого и местного элементов (идеальный угол сдвига фаз между токами равен 90⁰, при этом вращающий момент максимальный).

Сектор перемещается в верхнее положение и общий контакт замыкается с фронтовым. При выключении тока путевого элемента вращающий момент становится равным нулю и сектор опускается. Контакты возвращаются в исходное положение и замыкаются с тыловым.

Маркировка реле дает информацию о его типе и характеристиках. Она состоит из букв и цифр. Первая буква или сочетание первых двух букв показывает физический принцип действия реле: ДС – двухэлементное секторное. Буква М на втором месте – малогабаритное реле. Буква Ш – штепсельное. Например, КМШ – комбинированное малогабаритное штепсельное реле. После буквенного обозначения ставится цифра, показывающая количество контактных групп. Для штепсельных реле:

1 – восемь переключающих контактных групп;

2 – четыре переключающих контактных группы;

3 – два замыкающих и два размыкающих контакта;

4 – четыре переключающих и четыре замыкающих;

5 – два переключающих и два размыкающих.

Следующие после тире цифры – суммарное сопротивление обмоток постоянному току при последовательном включении. Если обмотки могут включаться раздельно (имеют свои выводы) или имеют различное сопротивление, то оно указывается через дробь. Например, 180/0,45.

Обозначение малогабаритных реле автоблокировки начинается с буквы А. Буква М (малогабаритное) в обозначении отсутствует.

Последняя буква у медленнодействующих реле – м, у реле с терморегулятором – Т.

9. Бесконтактные элементы жд автоматики. Общий обзор применяемых устройств.

Наряду с электромеханическими реле в ж/д автоматике. Телемеханике и связи применяются бесконтактные коммутирующие элементы (триггеры, счетчики, регистры, делители частоты и др.).

Основой всех бесконтактных элементов является электронный ключ. Электронный ключ – устройство, которое может находиться в одном из двух устойчивых состояний: замкнутом и разомкнутом. Переход из одного состояния с другое в идеальном электронном ключе происходит скачком под влиянием управляющего напряжения или тока. Переключение с «выключено» на «включено» происходит при достижении входным напряжением порогового значения.

Электронные ключи могут строиться на различных элементах: диодах, биполярных и полевых транзисторах, тиристорах и др. Чаще всего используются транзисторные ключи. Они применяются самостоятельно или в качестве основы для изготовления интегральных микросхем.

Диоды выполняют функции повторителей, так, если на диод подается напряжение прямой полярности(1), его сопротивление мало, напряжение на выходе равно напряжению на входе. При включении на входе напряжения обратной полярности (входной сигнал равен 0) сопротивление диода значительно увеличивается и значение напряжения на выходе становится близким к нулю.

Простейшая схема электронного ключа на биполярном транзисторе (транзисторный ключ):

Транзистор имеет три вывода: эмиттер Э, коллектор К и базу Б. Управляющее напряжение подается в данной схеме на базу транзистора. Реакция транзистора определяется его типом (p-n-p, n-p-n) и полярностью управляющего сигнала. Если потенциал базы будет положительным относительно эмиттера (на базу подан +, а на эмиттер -), то транзистор типа n-p-n, работающий в ключевом режиме, будет открыт, сопротивление между коллектором и эмиттером упадет практически до нуля и через транзистор потечет ток. Величина которого определяется напряжением источника питания и сопротивлением нагрузки R_к: Транзисторный ключ открыт.

Если на базу транзистора подан «-» входного напряжения, то транзистор будет закрыт. Сопротивление между эмиттером и коллектором будет иметь большую величину. Ток через транзистор не протекает, и напряжение между коллектором и эмиттером будет практически равно напряжению питания: I = 0, U_вых = E. Транзисторный ключ закрыт.

В связи с микроминиатюризацией электронной техники в системах автоматики и связи широкое распространение имеют интегральные микросхемы. Элементной базой для изготовления цифровых интегральных микросхем являются электронные ключи.

Функциональной основой любых цифровых интегральных микросхем служат так называемые логические элементы, т.е. электронные элементы, выполняющие логические функции.

Логические элементы могут находиться в одном из двух состояний, одно из которых принимают за 1, а другое за 0. Высокий уровень напряжения на входе или выходе элемента соответствует логической единице, низкий – логическому нулю. Для анализа работы цифровых устройств используются таблицы истинности, показывающие зависимость напряжения на выходе элемента или устройства от напряжения на его входах.

Элементы Пирса и Шеффера являются комбинированными. Они включают в себя операцию логического сложения или умножения и операцию логического отрицания.

В случаях, когда необходимо иметь элемент с памятью, применяются триггеры. Триггер – устройство. Обладающее двумя устойчивыми состояниями равновесия и способностью скачком переключаться из одного состояния равновесия в другое под действием внешнего импульсного сигнала. Триггеры имеют обычно два выхода (прямой и инверсный ), значения напряжения на которых взаимно обратны (если на - единица, то на - нуль). Число входов триггера определяется его типом.

При отсутствии внешних воздействий триггер находится в одном из двух устойчивых состояний. При подаче соответствующих импульсных сигналов на входы триггер переходит в другое устойчивое состояние.

На рисунке приведена схема RS триггера на логических элементах ИЛИ-НЕ. Он имеет два входа R и S и два выхода и .

Триггеры бывают различных типов. На рисунке приведены условные обозначения в схемах триггеров типов RS, D, T, JK.

На основе триггеров строятся различные цифровые схемы. Примером таких схем является счетчик импульсов.

Счетчиком импульсом называется устройство, подсчитывающее число импульсов, поступающих на вход, и фиксирующее это число в виде кода. На рисунке приведена схема счетчика на Т триггерах.

При подаче каждого импульса на вход Т первый триггер будет переключаться в другое устойчивое состояние. Импульсы на вход каждого из последующих триггеров подаются с выхода предыдущего. Поэтому каждый последующий триггер будет переключаться в два раз реже предыдущего. Максимальное число импульсов, которое может пересчитывать счетчик, определяется по формуле где n – число разрядов (триггеров) счетчика

10. КОДОВЫЙ ПУТЕВОЙ ТРАНСМИТТЕР. НАЗНАЧЕНИЕ, УСТРОЙСТВО, РАБОТА.

1 - якорь электродвигателя

2 – червячная передача

3 – кулачковые шайбы

4 – контакты

КПТ исп-ся в системах кодовой числовой АБ и АЛС. КПТ-5,7 - формируют импульсные последовательности в виде кодовых комбинаций. Вращение якоря электродвигателя 1 через червячную передачу 2 передается на ось. Кулачковые шайбы 3 при вращении оси своими выступами замыкают и размыкают контакты 4. Различное расположение выступов на шайбах позволяет получить импульсные последовательности с разными временными параметрами З (кодовый цикл 0,57 с), Ж (0,72 с). КЖ (0.57 с).

Однорелейный генератор импульсов (мигающее реле) предназначен для создания мигающего режима ламп светофоров.

Работа: при подключении питания заряжается конденсатор С по цепи «+», контакт МГ, конденсатор С, верхняя обмотка реле МГ, «-». Одновременно ток протекает и по нижней обмотке реле (цепь: «+», контакт МГ, резистор R1, нижняя обмотка реле МГ, «-»). Так как верхняя и нижняя обмотка реле включены встречно, оно не срабатывает. Когда зарядится конденсатор, ток через верхнюю обмотку реле прекращается. Под воздействием тока в нижней обмотке реле притягивает якорь. При этом контактом МГ оно отключается от источника питания, а также шунтирует свою нижнюю обмотку. Конденсатор начинает разряжаться через R2 и контакт МГ 21-22, а также через верхнюю обмотку реле, контакт МГ11-12 и резистор R1. Якорь реле удерживается в притянутом положении вследствие протекания разрядного тока конденсатора через верхнюю обмотку реле. После разряда конденсатора реле отпускает якорь и весь процесс повторяется.

11. РЕЛЬСОВЫЕ ЦЕПИ. НАЗНАЧЕНИЕ РЦ. ТИПЫ РЦ. РЕЖИМЫ РАБОТЫ РЦ. УСТРОЙСТВО И РАБОТА НЕРАЗВЕТВЛЕННОЙ РЦ ПОСТОЯННОГО ТОКА.

РЦ – электрическая цепь, состоящая из рельсовой линии. К которой подключены: Источник сигнала и Путевой приемник. На Рц воздействуют колесные пары и помехи. Они выполняют функции: контроля нахождения ПС, канала связи, контроля исправности рельс. РЦ играет первостепенную роль при решении задач безопасности и жизнеобеспечения работников. РЦ различают:

1)По структуре связей приемника и источника с рельсами.

А)Нормально замкнутые – Источник и Приемник подключают к противоположным концам РЛ, что позволяет непременно контролировать исправность всех элементов цепи и занятость РЛ ПС, фиксируя эти события резким снижением тока в П и обеспечивая тем самым высокую степень защиты ее от опасного контроля «Ложная свободность».

Б)Нормально разомкнутые – не контролируют исправность элементов, поскольку приемник П и источник И подключены к общим точкам на одном конце РЛ. При такой структуре построения э.ц занятость РЛ фиксируется не снижением, а возрастанием тока в приемнике П и то лишь в том случае, когда все элементы исправны. Вероятность получения ложной свободности при этом высока, в связи с чем нормально разомкнутые РЦ имеют очень ограниченное применение, на путях в сорт.горках потому что, время притяжения намного меньше времени отпускания (там нужна скорость).

2)По роду сигнального тока

А)Постоянного – при отсутствие в рл помех от электрического транспорта, Основное их достоинство – возможность резервирования питания при применении аккумуляторов.

Б)переменного – с высокой интенсивностью движения, 25,50гц

3)По типу питания:

А)непрерывным

Б)Импульсным

В)Кодовым питанием

В РЦ с импульсным и кодовым питанием источник питания подключается к рельсовой линии не постоянно, а периодически. Путевой приёмник срабатывает от каждого импульса, чувствительность таких рельсовых цепей к шунту и излому рельса выше, чем у РЦ с непрерывным питанием. Кроме того, основным достоинством данных РЦ является защита от опасных ситуаций, т.е. путевой приёмник не может выдать информацию о свободности рельсовой цепи от воздействия посторонних источников питания.

4)По типу путевого приемника: А) РЦ с одноэлементным Б)С двухэлементным приемником

5)По способу обратного тягового тока в обход изолирующих стыков: А)двухниточные Б)Однониточные

6) По конфигурации рельсовой линии А)неразветвленные – перегоны, станции, БС участках

Б)разветвленные – стрелочные переводы,

Различают следующие основные режимы работы РЦ:

• Нормальный – режим, когда РЦ свободно от подвижного состава и исправно),

Если участок свободен и исправен, ток путевой батареи проходит по рельсам, поступает в путевое реле, путевое реле срабатывает, замыкает свои контакты, что свидетельствует о свободности и исправности участка.

• Шунтовой – РЦ исправно, а на рельсовом пути находится подвижной состав (хотя бы 1 колесная пара),

При появлении на изолированном участке подвижного состава, колесные пары замыкают рельсы, ток путевой батареи проходит по цепи короткого замыкания, путевое реле не поступает, реле выключается его контакты размыкаются. Это свидетельствует о занятости участка.

• контрольный - режим РЦ, когда нарушается исправность элементов РЦ;

В случае повреждения рельсов электрическая цепь размыкается, электрический ток не протекает, путевое реле выключено, что свидетельствует о занятости участка ("ложная занятость").

• Режим АЛС – это когда РЦ используют как телекоммуникационный канал для передачи информации от напольных устройств к напольным либо от напольных устройств к подвижному объекту. РЦ любого типа должны надежно работать в любых пневматических и эксплуатационных режимах.

Неразветвленная рельсовой цепи постоянного тока.

1 - изолирующий стык

2 - стыковой соединитель

3 - путевая батарея - источник питания рельсовой цепи

4 - ограничивающий резистор - чтобы ток в рельсовой цепи не превысил максимального значения.

5- путевое реле

12. УСТРОЙСТВО И РАБОТА ИСПУЛЬСНОЙ РЦ ПОСТОЯННОГО ТОКА.

Ток путевой батареи поступает в рельсовую цепь проходя через контакт маятникового трансмиттера. Маятниковый трансмиттер - устройство, которое постоянно замыкает и размыкает свои контакты. В результате ток в рельсовой цепи протекает не непрерывно, а в виде серии прямоугольных импульсов. На приемной стороне импульсный ток проходит через импульсное путевое реле, которое замыкает и размыкает свои контакты. Контакт импульсного путевого реле включен на входе конденсаторного дешифратора, на выходе которого включается путевое реле. Конденсаторный дешифратор работает следующим образом: если контакт импульсного путевого реле постоянно переключается, путевое реле под током. Если контакт импульсного реле остановился, причем в любом положении (замкнутом/разомкнутом) путевое реле разомкнуто (обесточено), что соответствует занятости участка.

 Импульсные РЦ по сравнению с непрерывными имеют более высокую шунтовую чувствительность к обрыву рельсовой нити. Но уступают в надежности из-за подвижных элементов. Ее предельная длина 2600 м. Рельсовую цепь регулируют изменением сопротивления резистора.