Emp_2015

Федеральное агентство железнодорожного транспорта Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ ИМПЕРАТОРА АЛЕКСАНДРА I»

(ФГБОУ ВПО ПГУПС)

Н. Ю. Воробей, К. А. Феклистов

ПОСТРОЕНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ И МОНТАЖНЫХ СХЕМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ

АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ

Учебное пособие для студентов очной формы обучения по дисциплине

«Электромонтажная практика»

Санкт-Петербург

2015

3

Федеральное агентство железнодорожного транспорта Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ ИМПЕРАТОРА АЛЕКСАНДРА I»

(ФГБОУ ВПО ПГУПС)

Н. Ю. Воробей, К. А. Феклистов

ПОСТРОЕНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ И МОНТАЖНЫХ СХЕМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ

АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ

Учебное пособие для студентов очной формы обучения по дисциплине

«Электромонтажная практика»

Санкт-Петербург

2015

4

УДК 629.4.067 ББК 39.275.5

В75

Рецензенты:

ведущий инженер Санкт-Петербург-Балтийской дистанции сигнализации, централизации и блокировки

М. С. Авраненко;

доктор технических наук, профессор кафедры «Автоматика и телемеханика на ж.д.» ПГУПС

М. Н. Василенко

Воробей Н. Ю.

Построение принципиальных и монтажных схем желез- В75 нодорожной автоматики и телемеханики : учебное пособие / Н. Ю. Воробей, К. А. Феклистов. – СПб. : ФГБОУ ВПО

ПГУПС, 2015. – 56 с.

ISBN 978-5-7641-0826-1

Описаны принципы работы основных элементов железнодорожной автоматики и телемеханики – электромагнитных реле, приведены правила построения принципиальных и монтажных электрических схем. Построение монтажных схем является сложным и трудоемким процессом, требующим значительного объема теоретических знаний, поэтому целью написания учебного пособия было разъяснение технологии построения монтажных электрических схем с подробным описанием правил их построения и примерами.

Для студентов очной формы обучения по дисциплине «Электромонтажная практика».

УДК 629.4.067 ББК 39.275.5

ISBN 978-5-7641-0826-1 © ФГБОУ ВПО ПГУПС, 2015

© Воробей Н. Ю., Феклистов К. А., 2015

5

ВВЕДЕНИЕ

Любая система автоматики, телемеханики и связи состоит из отдельных элементов. Свойства системы зависят как от её структуры, т. е. от способа соединения элементов между собой, так и от свойств самих элементов.

Элемент автоматики осуществляет некоторое преобразование входной величины Х в выходную величину Y. Это преобразование может быть количественным, качественным или информационным.

При количественном преобразовании величины Х и Y имеют одинаковую размерность, но отличаются по значениям (амплитуде, частоте и т. п.). К элементам, осуществляющим количественное преобразование, относятся усилители, трансформаторы и др.

При качественном преобразовании величины Х и Y имеют различную размерность. Это преобразование осуществляют, например, датчики, двигатели, генераторы.

Информационное преобразование происходит тогда, когда элемент реализует некоторую логическую функцию.

Системы железнодорожной автоматики, телемеханики и связи являются системами передачи и преобразования информации, они построены в основном на логических элементах. В зависимости от выполняемых функций элементы разделяются на начальные (измерительные), промежуточные (управляющие) и конечные (исполнительные).

Измерительные элементы располагаются на входах автоматической системы и реагируют на изменения внешней среды. К ним относятся всевозможные датчики. Например, в системах железнодорожной автоматики применяются датчики свободности участков пути от подвижного состава, датчики контроля исправности ламп светофоров, положения стрелок и др.

Управляющие элементы составляют основную массу элементов системы. Они получают сигналы от измерительных элементов и реализуют алгоритм функционирования данной системы.

Исполнительные элементы осуществляют воздействие на управляемые объекты. К ним относятся электрические двигатели, пневматические двигатели, электромагнитные механизмы и др.

6

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РЕЛЕ

1.1. Понятие реле

Реле – элемент автоматики, обладающий релейной характеристикой, т. е. элемент, у которого происходит скачкообразное изменение выходной величины Y при непрерывном изменении входной величины Х (рис. 1). Если X = 0, то реле выключено (Y = 0). При увеличении X величина Y не изменяется, но при X = Хвкл происходит включение реле и значение Y скачкообразно изменяется до величины Yвкл. При дальнейшем увеличении выходной сигнал не изменяется (Y= Yвкл).

Y

Yвкл.

Рис. 1. Релейная характеристика

При уменьшении X до значения Хвыкл происходит выключение реле и сигнал Y становится равным нулю. В зависимости от физической природы сигнала X реле классифицируются на электрические, механические, тепловые, оптические, акустические, пневматические и другие. В устройствах железнодорожной автоматики, телемеханики и связи используются в основном электрические реле.

1.2 Конструкция электромагнитного реле постоянного тока

Реле состоит из электромагнита и контактной системы. Электромагнит образует воспринимающую часть реле, которая реагирует на входную величину Х (ток в обмотке реле). Контактная система образует исполнительную часть реле, которая формирует выходной сигнал Y (ток в цепи нагрузки Rн). На рисунке 2 цифрами обозначены следующие части реле: обмотка 1 служит для создания магнитного потока Ф; сердечник 2 – часть

7

магнитопровода, на которой располагается обмотка; ярмо 3 – часть магнитопровода, на которую крепится якорь 4 и контактная система 5; якорь 4 – подвижная часть магнитопровода, воздействующая механическим путем (посредством контактной тяги 7) на контакты; воздушный зазор 6 – часть магнитной цепи, образующаяся в выключенном состоянии между якорем и сердечником; контактная система 5 служит для переключения цепей нагрузки, антимагнитный штифт 8 предназначен для исключения магнитного залипания якоря.

Контакт состоит из упругой контактной пружины, на конце которой закреплена контактная наклепка.

Различают три вида контактов, образующих контактный тройник. Общий контакт О (см. рис. 2) механически связан с якорем. Тыловой контакт Т является нормально замкнутым, фронтовой контакт Ф является нормально разомкнутым (если реле без тока).

1.3 Принцип действия реле

Принцип действия реле – это принцип действия электромагнита. При замыкании ключа К в обмотке реле (см. рис. 2) протекает ток и создается магнитный поток Ф, который замыкается по цепи: сердечник, ярмо, якорь, воздушный зазор. В результате якорь притягивается к сердечнику и перемещает вверх пружину общего контакта.

Происходит размыкание тыловых контактов, а потом замыкание фронтовых контактов. После этого включается нагрузка (Rн). Ток в нагрузке возрастает скачкообразно. При выключении ключа К якорь реле отпадает, нагрузка отключается и ток в ней скачкообразно уменьшается до нуля.

8

Таким образом, реле работает в соответствии с характеристикой, показанной на рисунке 1. При этом нагрузка, которая должна быть нормально выключена (например, лампа разрешающего показания светофора), подключается через фронтовой контакт, а нагрузка, которая должна быть нормально включена (например, лампа запрещающего показания светофора), подключается через тыловой контакт.

Элементы магнитопровода (сердечник, ярмо, якорь) изготавливаются из магнитомягкого ферромагнитного материала (обычно из электротехнической стали), который имеет малое магнитное сопротивление и небольшую величину остаточной магнитной индукции. Последнее необходимо для исключения явления магнитного залипания якоря, когда под действием остаточного магнетизма якорь остается притянутым при выключенной обмотке. Контактные наклепки изготавливаются из материалов с хорошей электропроводностью, контактные пружины – из материалов с определенным модулем упругости.

1.4Классификация реле

Вустройствах автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте применяются в основном электромагнитные реле. Кроме них, по принципу действия реле бывают:

­ электродинамические; ­ магнитоэлектрические, ­ индукционные; ­ магнитные;

­ полупроводниковые и другие.

По количеству обмоток на сердечнике различают реле:

­однообмоточные;

­двухобмоточные;

­многообмоточные.

По роду питающего тока электрические реле подразделяются на:

­реле постоянного тока;

­реле переменного тока.

Реле постоянного тока по характеру их работы в зависимости от направления тока в обмотке делятся на:

­нейтральные;

­поляризованные;

­комбинированные.

9

По быстродействию реле подразделяются на:

­быстродействующие – 0,007...0,03 с;

­нормальнодействующие – 0,1...0,4 с;

­медленнодействующие – 0,6...1,2 с.

2 ШИФРЫ РЕЛЕ

Реле железнодорожной автоматики и телемеханики имеют специальное условное обозначение (шифр), состоящее из букв и цифр. В большинстве случаев первая буква или сочетание двух первых букв указывает тип реле: Н – нейтральное, П – поляризованное, К – комбинированное, СК – самоудерживающее комбинированное, И – импульсное, ДС – двухэлементное секторное. У реле, предназначенных для использования в схемах автоблокировки, применяются буквы АН – автоблокировочное нейтральное. У малогабаритных реле на втором месте обычно располагается буква М (НМ). Буква Ш обозначает штепсельное исполнение реле, буква Р – реле с разборным болтовым соединением (нештепсельное). Вторая буква М применяется в шифрах медленнодействующих реле (НМШМ). Буквы П, В и Т используются соответственно для пусковых реле, реле с выпрямителями и реле с термоэлементом (НМПШ, ИМВШ, НМШТ). Первые буквы А и О служат для обозначения аварийных и огневых реле (АШ, ОМШ).

Условные обозначения некоторых типов реле расшифровываются следующим образом: НМШМ – нейтральное малогабаритное штепсельное медленнодействующее; РЭЛ – реле электромагнитное Ленинградского электротехнического завода (нейтральное малогабаритное штепсельное реле 4-го поколения); ПМПШ – поляризованное малогабаритное пусковое штепсельное; ИМВШ – импульсное малогабаритное с выпрямителем штепсельное; АНШ – автоблокировочное нейтральное штепсельное; НРТ – нейтральное нештепсельное с термоэлементом.

В шифре реле после букв следует цифра, характеризующая количество контактных групп (НМШ1, НМШ2, НМШ3 и т. д.). Название и обозначение контактов показано на рисунке 5.

Рис. 5. Название и обозначение контактов

11

Цифра 1 означает, что контактный набор у реле содержит 8 контактных тройников (8ФТ – переключающих контактов), цифра 2 – 4ФТ, цифра 3 – 2ФТ и 2Ф (замыкающих контакта), цифра 4 – 4ФТ и 4Ф. Цифры, отделенные дефисом, указывают сопротивление обмоток реле в омах (НМШ2640, НМШ1-400 и т. д.).

Контакты нейтрального реле обозначаются двумя цифрами. Первая цифра обозначает номер контактной группы (от 1 до 8). Вторая цифра обозначает тип контакта (1 – общий, 2 – фронтовой, 3 – тыловой). В таблице 1 приведены контактные наборы нейтральных реле. В скобках указаны номера существующих контактных групп реле НМШ и РЭЛ.

Таблица 1. Контактные наборы реле НМШ и РЭЛ

На рисунке 6 приведен контактный набор реле НМШ3.

Рис. 6. Контактный набор реле НМШ3

Эксплуатационно-технические требования к реле

К реле железнодорожной автоматики предъявляются повышенные требования по надежности их работы, так как системы, построенные на реле, обеспечивают безопасность движения поездов. В связи с этим реле подразделяются на реле I, II и III класса надежности.

Реле I класса надежности могут применяться в схемах, обеспечивающих безопасность, без контроля их работы (реле НМШ, НШ, HP, ДСШ, РЭЛ и др.).

Работу реле II класса надёжности (ПМПШ, КМШ) необходимо контролировать (например, схемным путем).

12