1.1. Краткие теоретические сведения

Реле – аппарат, предназначенный производить скачкообразные измене­ния (напряжения, тока) в выходных цепях при заданных значениях электрических воздействующих величин. Термин «электрическое реле» должен использо­ваться только для понятия элементарного реле, выполняющего только одну операцию – преоб­разование между его входными и выходными цепями (ГОСТ 16022-83). Вход­ной и выходной величинами могут быть напряжение и ток.

Реле подразделяют:

по действию направления тока (поляризованные, неполяризованные);

роду тока в цепи управления (постоянного и переменного тока);

виду контактов (с замыкающими, размыкающими, переключающими, перекрывающими, неперекрывающими контактами и с сочетанием различных их видов);

конструктивному исполнению (герметичные, негерметичные, герконовые);

виду потребляемой энергии (электрические, тепловые, оптические, акустические, пневматические, механические).

Наибольшее распространение в устройствах железнодорожной автоматики, те­лемеханики и связи получили электрические реле.

По принципу действия реле делятся на следующие виды:

электромеханические – электрические реле, перемещение механических элементов которых происходит под воздействием электрического тока, протекающего по входным цепям;

электротепловые – электрические реле, работа которых основана на тепловом действии электрического тока на механические элементы;

электромагнитные – электромеханические реле, в которых магнитное поле неподвижной обмотки воздействует на подвижный ферромагнитный элемент;

магнитоэлектрические – электромеханические реле, работа которых основана на взаимодействии магнитных полей неподвижного постоянного магнита с возбуждаемой током подвижной обмоткой;

электродинамические – электромеханические реле, в которых взаимодействуют магнитные поля подвижной и неподвижной обмоток, возбуждаемых токами, подведенными извне;

индукционные – электромеханические реле, работа которых основана на взаимодействии переменных магнитных полей неподвижных обмоток с токами, индуцированными этими полями в подвижном элементе;

герконовые – электромагнитные реле с герметизированным магни­тоуправляемым контактом;

полупроводниковые – статические электрические реле, работа которых основана на использовании полупроводниковых приборов.

При работе в особо ответственных цепях железнодорожной авто­матики к реле первого класса надежности предъявляются следующие требования:

длительный срок службы (более 20 лет);

непрерывный характер работы (днем и ночью) в условиях интенсив­ного движения поездов;

работа в сложных климатических условиях в различных регионах страны;

технологичность при производстве и ремонте;

низкая стоимость;

устойчивость к температурным колебаниям, ударам и вибрациям;

отсутствие ложного замыкания фронтового и общего контактов при выключенной обмотке (опасный отказ);

реле должно отпускать якорь под действием собственной силы тя­жести или массивного груза на якоре;

фронтовые и общие контакты не должны свариваться ни при каких условиях, это достигается применением несвариваемых материалов при изготовлении контактов реле. Фронтовые контакты выполняют из графитосеребряной смеси, а общие – из серебра;

магнитная система реле должна быть изготовлена из магнитомягких ферромагнитных материалов, обладающих малой остаточной магнитной ин­дукцией;

на якоре реле должен быть укреплен антимагнитный бронзовый штифт;

межконтактное расстояние должно составлять 1 – 3 мм;

контактные пружины должны быть изготовлены из материала с высоким модулем упругости (в основном применяют фосфористую бронзу или ней­зильбер).

Реле железнодорожной автоматики имеют специальные условные обозна­чения (шифр), состоящие из букв и цифр. В большинстве случаев на первом месте стоят буквы, которые указывают тип реле: Н – нейтральное, П – поляри­зованное, К – комбинированное, И – импульсное, ДС – двухэлементное сектор­ное. В схемах автоблокировки применяют буквы АН – автоблокировочное нейтральное. Большинство реле выпускают на напряжение питания постоянного тока 12 и 24 В (рабочее напряжение реле определяется обмотками и схемой их включения).

Номенклатура реле состоит из букв, обозначающих конструктив­ный тип реле и временные его характеристики, и цифр, показывающих число контакт­ных групп и значение сопротивления обмотки в омах. В специализированном справочнике [1] приводятся подробные технические данные на желез­нодорожные устройства.

Малогабаритные реле постоянного тока изготавливают следующих типов:

НМШ – нейтральные, малогабаритные, штепсельные, нормальнодей­ствующие;

НМШМ – нейтральные, малогабаритные, штепсельные, медленно­действующие на отпускание;

АНШ – нейтральные, малогабаритные, штепсельные с повышенной чувствительностью на срабатывание;

НМПШ – нейтральные, малогабаритные, пусковые, штепсельные;

КМШ – комбинированные, малогабаритные, штепсельные;

ПМПШ – поляризованные, малогабаритные, пусковые, штепсельные;

ИМШ – импульсные, малогабаритные, штепсельные;

АНВШ – нейтральные, малогабаритные, с выпрямителем, штепсель­ные, с повышенной чувствительностью на срабатывание;

НМВШ – нейтральные, малогабаритные, с выпрямите­лем, штепсельные;

ОМШ, АОШ – огневые, малогабаритные, штепсельные;

АШ, АСШ, АПШ – аварийные, малогабаритные, штепсельные.

У реле типа РЭЛ (реле электромагнитные) буквенные и цифровые обозна­чения иные. Нейтральные штепсельные реле обозначают РЭЛ (РЭЛ1, РЭЛ2), нештепсельные – БН (БН1, БН2). Поляризованные реле имеют обозначе­ния ПЛ3, БП3; огневые – ОЛ2, БО2; аварийные – А2, БА2; пусковые стрелочные – С5, БС5. Цифра 1 означает, что реле имеет шесть переклю­чающих (6 фт) и два фронтовых (2 ф) контакта; 5 – три переключающих (3 фт) и один фронтовой (1 ф) контакт; цифры 2 и 3 имеют тот же смысл, что и в обозначениях реле типа НМШ.

Реле железнодорожной автоматики третьего класса надежности обозна­чаются буквами КДР (кодовое реле) и КДРШ. В устройствах связи и промыш­ленной автоматики наиболее распространены нейтральные реле РКН (с круг­лым сердечником), РПН (с плоским сердечником), РКМ (малогабаритные), РС (миниатюрные), РЭС (сверхминиатюрные) и РП (поляризованные).

В качестве примера на рис. 1.1 и 1.2 изображены внешний вид и контакты наиболее распро­страненного реле НМШ1.

а б

Рис. 1.1. Внешний вид реле типа НМШ1:

а – вид с боку; б – вид со стороны штепселя

Условные графические обозначения обмоток некоторых реле изобра­жены в табл. 1.1. Обмотка реле первого и второго класса надежности выполня­ется в виде окружности диаметром 8 мм, третьего класса надеж­ности – в виде прямоугольника размером 6 × 12 мм. Условные графические обозначения неко­торых контактов приведены в табл. 1.2.

а б

Рис. 1.2. Контакты реле типа НМШ1:

а – вид штепсельного разъема с монтажной стороны;

б – нумерация контактов

Релейно-контактные схемы строятся по минимизированным булевым функциям [3] с учетом особенностей железнодорожной схемотехники. Пример релейно-контактной схемы приведен на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Пример изображения релейно-контактной схемы

Функция, реализуемая схемой, представленной на рис. 1.3, может быть записана в виде выражения:

(1)

или (понятнее), имея в виду только логические операции:

F = a × (b × c + b × c). (2)

Функция истинна (обмотка под током), когда истинно выражение (1) или (2). В литературе [3] приводится методика диагностики релейно-контактных схем.

Т а б л и ц а 1.1

Основные изображения обмоток реле на схемах

Реле	Первый и второй классы надежности	Третий класс надежности
Нейтральное
Нейтральное с замед­ле-нием на отпускание якоря
То же с выпрямителем
Поляризованное
То же с преобладанием одной полярности		
Комбинированное
Переменного тока
То же двухэлементное		

При помощи релейных элементов можно реализовать операции алгебры логики (см. рис. 1.3):

логическое умножение – последовательным соединением контактов;

логическое сложение – параллельным соединением контактов;

инверсия – размыканием фронтового контакта 32 (b);

отрицание инверсии – размыканием тылового контакта 33 ( ).

Т а б л и ц а 1.2

Основные изображения контактов на схемах

Тип контакта	Схематичное изображение контактов
Контакт нейтраль-ного якоря реле: замыкающий размыкающий переключающий	8 или или 8 2 или
Контакт поляризо-ванного реле
Контакт кнопочного выключателя: без фиксации с фиксацией	4 4 2