30. Применение индукционных реле в железнодорожной автоматике.

Индукционные реле в железнодорожной автоматике применяют в качестве путевых в рельсовых цепях переменного тока. Рельсовая цепь (рис. 7.10, а) представляет собой участок пути, ограниченный изолирующими стыками ИС. На одном конце в рельсы подается переменное напряжение через питающий трансформатор ПТ. На другом конце через релейный трансформатор РТ включен путевой элемент ПЭ индукционного реле. Местный элемент МЭ получается местное питание. В рельсы и на МЭ подается напряжение одной фазы.

Рельсовая цепь служит для контроля свободности участка пути. Это одно из основных условий безопасности, которое проверяется при движении поезда. Реле ДСШ обеспечивает это условие, поскольку является реле I класса надежности. Если участок пути свободен, то сектор реле находится в верхнем положении. Для этого в реле обеспечиваются фазовые соотношения, близкие к идеальным.

На векторной диаграмме реле ДСШ-12 для идеальных фазовых соотношений (рис. 7.10, б) угол между векторами Iмэ и Iпэ равен 90°. Углы 65° и 72° определяются индуктивностями ПЭ и МЭ. В паспорте реле в качестве идеального указывается угол 162° между векторами Iпэ и Uмэ, поскольку большинство фазометров измеряют углы сдвига фаз между током и напряжением.

Сдвиг фаз между токами Iпэ и Iмэ, близкий к 90°, создается благодаря тому, что рельсовая цепь является нагрузкой индуктивного характера, а также благодаря включению дополнительных реактивных элементов, которые на схеме (см. рис. 7.10, а) не показаны.

При занятии рельсовой цепи хотя бы одной колесной парой сектор индукционного реле отпускается из-за резкого уменьшения вращающего момента по двум причинам [см. формулу (7.3)]. Во-первых, резко уменьшается ток Iпэ, поскольку сопротивление колесной пары (0,06 Ом) намного меньше сопротивление ПЭ, и реле шунтируется. Во-вторых, происходит нарушение идеальных фазовых соотношений из-за наличия в схеме дополнительного сопротивления колесной пары.

29. Векторная диаграмма сил, действующих на сектор индукционного реле.

Рис. 7.9. Схема и векторная диаграмма сил, действующих на сектор индукционного реле

Чтобы выяснить зависимость работы индукционного реле от угла φ, найдем формулу для расчета вращающего момента, действующего на сектор. Будем считать, что силы f1 и f2 приложены к точкам сектора, совпадающим с центрами полюсов электромагнитов (рис. 7.9, а). Вращающий момент создают тангенциальные составляющие f1' и f2'. На основании закона Био-Савара средняя сила, действующая на проводник с током в магнитном поле за период f = cФmImcosβ, где Фm, Im - амплитудные значения потока и тока, β – угол сдвига фаз между ними, с – постоянная величина. Учитывая фазовые соотношения в индукционном реле (рис. 7.9, б), можно написать:

Если потоки Ф1 и Ф2 имеют одно направление и одинаковое изменение, то силы f1 и f2 направлены в разные стороны (участки 2, 4, 6, 8 на рис. 7.7).

Результирующий вращающий момент

Подставляя амплитудное значение вихревого тока Im = Em/zc= wФm/zc, и используя соотношение LI = wФm, получим:

                                                                                                

Рис. 7.10. Схема включения и векторная диаграмма реле ДСШ-12

Таким образом, вращающий момент пропорционален величине sinφ. При φ = 90° (идеальный угол) sinφ=1 , и вращающий момент максимален. Если φ = 0°, то и M = 0. Увеличить вращающий момент можно, увеличивая токи в электромагнитах I1, I2 и уменьшая сопротивление сектора zc. Поэтому сектор выполняется из алюминия, который является легким материалом и обладает хорошей электропроводностью.