Экзамен ТОАТ

1. Роль автоматизации в развитии производительных сил общества. Задачи в области автоматизации на транспорте.

Автоматика – отрасль науки и техники, изучающая теорию автоматического управления, принципы построения автоматических систем и образующих их технических средств.

Этапы автоматизации:

1эт. (18в)

1765г. – автоматическое устройство, определяющее уровень воды в котле паровоза (Ползунов).

1784 год – автоматический регулятор вращения вала (Уатт). 2эт. (кон 19в – 40е годы 20 в) Открыто электричество, создано первое релейное устройство => первые электрические автоматические системы (АС), первые релейные АС.

3эт. (50е – 80е года 20в)

Первые полупроводники и ЭВМ, что дает возможность автоматизировать умственную деятельность человека.

4эт. (70е года 20в)

Появляется микроэлектронная и микропроцессорная техника, что позволило автоматизировать процессы управления в промышленности и на транспорте.

Задачи в области автоматизации на транспорте.

1. Повышение производительности труда (увеличение пропускной и провозной способности).

2.Обеспечение безопасности движения поездов.

3.Облегчение работы людей, занимающихся управлением движения поездов.

2. Понятие об элементе релейного действия. Классификация реле. Конструкция электрического реле.

Элементы релейного действия – элементы обладающие релейной характеристикой. Релейной наз хар-ка у которой при плавном изменении вх. сигнала х, вых сигнал у меняется скачкообразно.

Реле классифицируют в зависимости от физической природы входной величины Х и принципа действия воспринимающей части. Существуют электрические, механические, тепловые, пневматические, гидравлические, акустические и оптические реле. Наибольшее распространение получили электрические реле, имеющие простую конструкцию и высокую надежность действия.

1.Обмотка – служит для создания магн потока

2.Сердечник – часть магнитопровода реле на котор размещена обмотка

3.Ярмо – часть магнитопровода реле,

служащая для создания цепи магн потоку

4.Якорь –т подвижная часть магнитопровода, воздействующая на котактн систему

5.Антимагнитный штифт - исключает замыкание якоря при

выключении ключа

6.Магнитный поток

7.Контактная система – служит для

коммутации внешних цепей. Состоит из общего, фронтового и тылового контактов.

Релейная хар-ка эл/магн. реле:

3. Классификация электрического реле. Основные параметры реле.

Классификация.

По принципу действия воспринимающей части:

1.электромагнитные

2.индукционные

3.полупроводниковые

4.электронные и др

По принципу действия исполнительной части:

1. контактные

y вкл, Iн≠0

2. бесконтактные

y выкл=0, Iн=min≠0 y вкл, Iн=max

В зависимости от рода питающего тока: 1. реле постоянного тока

– нейтральные – реле, работа которых не зависит от направления тока в обмотках.

– поляризованные – реле, работа которых зависит от направления тока в обмотках

– комбинированные – реле, имеющие одновременно нейтральную поляризованную систему и 2а якоря (нейтральный и поляризованный)

2. реле переменного тока По потребляемой мощности обмоткой реле:

1.малой мощности (ММ) 1 – 3 Вт

2.средней мощности (СМ) 3-10 Вт

3.мощные (М) 10 – более Вт

По быстродействию: Быстродействующие (около 0,01с) Нормально действующие (около 0,1с) Медленнодействующие (около 1,0с и выше)

Реле выдержки времени (от 1с до бесконечности)

Основные параметры реле.

1. электрические параметры.

Iпр – ток притяжения – min ток, при котором происходит притяжение якоря.

Iотп – то отпускания – max ток, при котором происходит выключение реле.

Iр – рабочий ток – ток, при котором обеспечивается надежное включение реле.

Iпр под – ток прямого подъема – ток, при котором происходит касание контактных пластин О и Ф, но не обеспечивается необходимое контактное давление.

– ток полного подъема – ток, при котором дальнейшее движение механического якоря невозможно и обеспечивается необходимое контактное давление.

2. временные параметры

tпр – время притяжения – время от момента включения реле до момента замыкания фронтового контакта.

– время трогания при притяжении

– время от момента включения питания на обмотку реле до момента размыкания тылового контакта.

tпер пр – время от момента размыкания тылового контакта до замыкания фронтового.

tпр = tтр пр + tпер пр

tотп – время от момента выключения питания с обмотки реле до момента замыкания тылового контакта.

tтр отп – время от момента выключения питания с обмотки реле до момента размыкания фронтового контакта.

tпер отп – время от момента размыкания фронтового контакта до момента замыкания тылового контакта.

tотп = tтр отп + tпер отп

3. параметры по надежности работы реле.

По надежности реле АТС делятся на три класса (1, 2, 3)

Реле 1 ого класса надежности – реле, которые могут использоваться при построении схем, обеспечивающих безопасность движения поездов. Реле 2 ого класса надежности – реле, которые могут быть использованы в

схемах, обеспечивающих безопасность движения поездов с контролем их собственного состояния.

Реле 3 ого класса надежности – реле промышленной автоматики и связи, с помощью которых нельзя строить схемы обеспечивающие безопасность движения поездов.

4. энергетические параметры реле (механическая характеристика реле, тяговая (электромагнитная) характеристика реле).

4. Конструкция контактов. Требования к контактам. Виды контактов.

Контакт состоит из 2х частей: 1) неокисляющийся материал с

хорошей проводимостью, который укрепляется в виде наклепок на контактные пружины 2) контактная пружина, которая при

срабатывание реле должна обеспечивать необходимое контактное давление

Основные требования:

1.малое переходное сопротивление в замкнутом состоянии (0,01–0,1 Ом)

2.межконтактное расстояние (между Ф

и Т) к = 1–3 мм

3. отсутствие дребезга контактов (многократное замыкание и размыкание контакта при включении и выключении реле) Обеспечивается подбором толщины и упругости контактных пружин

4.стойкость к эрозии (возд эл дуги) и коррозии (внешн возд природы)

5.достаточно большой срок службы

реле. 105 - 106 срабатываний

Виды контактов

1 – общий

2 – фронтовой

3 – тыловой Замыкающий - в исходном состоянии выключен

Размыкающий - размыкается при включении обмотки реле

Переключающий (тройник) и Мостовой:

Для поляризованного реле (1- общий, 2 – нормальный, 3 – переведенный)

5. Материалы, используемые для изготовления контактов.

Точечные контакты (применяются для коммутации цепей малой мощности до 35 Вт) изготавливаются из серебра, золота, платины и их сплавов. Наибольшее применение имеет серебро, которое имеет высокую электропроводимость и теплопроводность, невысокую стоимость и легко обрабатывается. Золото не окисляется и является наилучшим материалом для контактов, работающих при низких напряжениях и малом контактном нажатии. Однако оно имеет небольшую твердость и легко сваривается, поэтому используют сплав золота, серебра и платины. Платина имеет высокую температуру плавления и хорошую устойчивость к коррозии и эрозии, но высокую стоимость. Применяют сплавы платины с иридием, родием и осмием. Палладий по своим свойствам близок к платине, но значительно дешевле. Сплавы палладия с серебром и медью отличаются повышенной твердостью.

Для линейных контактов

(используются для коммутации цепей мощностью до 150 Вт) используют серебро, вольфрам, графитосеребряные смеси, металлокерамические сплавы. Вольфрам отличается большой твердостью, устойчивостью к механическому износу, высокой температурой плавления и дугостойкостью. Контакты из вольфрама имеют больший срок службы, но обладают большим переходным сопротивлением. Металлокерамические сплавы имеют большую твердость, хорошую дугостойкость и малое переходное сопротивление. Они получаются при спекании порошков двух не сплавляющихся между собой металлов.

При плоскостных контактах

(применяют для коммутации мощных цепей, до2000Вт) в качестве материалов используют вольфрам, уголь, графит, красную медь, металлокерамические сплавы. Красная медь имеет хорошую электропроводимость и невысокую стоимость, но быстро окисляется. Поэтому конструкции контактов из меди должны быть самоочищающимися.

6. Режим размыкания контактов. Условия самопогасания дуги.

При размыкании контакта уменьшается площадь соприкосновения от S0 до 0. При этом увеличивается переходное сопротивления контакта от Rк до бесконечности.

В цепи с индуктивной нагрузкой при размыкании контакта образуется высокое напряжение:

E iR Uk L di

dt отсюда

Uk E iR L dtdi

В момент полного размыкания контактов производная di/dt достигает максимума. Т.к. при уменьшении тока производная имеет отрицательное значение, то в момент полного

размыкания контактов Uk резко ↑.

При размыкании контакта при определенном значении Uk электроны, вырванные с поверхности катода, приобретают достаточно высокую энергию для ионизации воздуха, между электродами. В результате возникает ДУГА (это явление, которое исключает электрическое размыкание цепи). Еще одной неприятностью дуги является то, что при ней происходит разрушение контактов, когда материал катода переносится на анод. Происходит эрозия контактов, увеличивающая переходное сопротивление. Для исключения разряда в контакте необходимо находить такое значение мощности, при котором будут выполняться условия самогашения дуги.

Условия самогашения дуги:

-увеличение межконтактного расстояния

-уменьшение тока цепи

-уменьшение напряжения цепи

для увеличения срока службы контактов применяют искрогасящие схемы, магнитное дутье и спец конструкции контактов.

7. Вольтамперная характеристика контакта.

ВАХ контактов - зависимость напряжения Ец от тока Iц размыкаемых контактов, при котором обеспечивается погасание дуги.

ВАХ строится по алгоритму:

1.выбирается материал контакта и меж контактные расстояния lк

2.по формуле Айртона вычисляется 3 значения напряжения дуги, задаваясь различными значениями токов.

3.по вычисленным точкам Ug1 Ug2 Ug3 cтроится характеристика дуги.

4.к полученной характеристике

строятся касательные, которые определяют предельные точки ВАХ контактов.

По ординате ВАХ ограничивается предельным значением изоляции обмотки реле По абсциссе определяется

максимально допустимый ток, от которого зависит нагрев контакта при его длительном замкнутом состоянии.

1 – предельная ВАХ 2 – рабочая ВАХ (зав. от Кз=2–3)

8. Схемные способы искрогашения. Магнитное дутье. Специальные конструкции контактов.

Схемы искрогашения снижают перенапряжение, возникающее в момент размыкания цепи реле

В этой схеме эффект искрогашения заключается в том, что часть энергии, выделяющейся при размыкании контакта, шунтируется резистором r. Эффект искрогашения тем больше, чем меньше r. Величина r выбирается из соотношения:

r 270 330 R U

Где 270–330 – напряжение дуги Недостатки схемы: при любом значении r источник питания постоянно нагружен; при малом значении r эффект искрогашения увеличивается, но цепь может не размыкаться.

Достоинство этой схемы в том, что при замкнутом контакте конденсатор не расходует энергию. Эффект искрогашения тем больше, чем больше емкость. Недостатки: 1. при пробое конденсатора происходит кз цепи.; 2. при включении внешнего источника питания происходит большой скачек тока, который может вывести из строя источник питания; 3. разрядный ток конденсатора ухудшает условия замыкания контакта, т.к. при большой емкости конденсатора, разрядный ток может привести к свариванию контактов.

В ней отсутствуют недостатки предыдущих схем, но недостатком тут является использование 2х элементов: r и C. Выбор r и C – из условия о периодических колебаниях:

( R2L r )2 dC1

В остальных схемах искрогасящие контуры включены параллельно

обмотке реле. Так же эти схемы влияют на временные параметры реле.

Искрогашение с помощью магнитного дутья основано на принципиально другом подходе. Тут воздействуют непосредственно на дугу и искру. Усиливают контакт. Силовые линии магнитного поля направлены перпендикулярно траектории ионизированных частиц дуги. В результате чего на дугу, как на проводник с током, в магнитном поле, действует механическая сила: она размывается (гасится). Чем сильнее магнитное поле, тем больше эффект искрогашения.

Эффект искрогашения так же можно достичь, помещая контакт в герметичный баллон с вакуумом и инертным газом. Этим исключается возможность появления искровых и дуговых разрядов. Срок службы на 2-3 порядка больше, чем у обычных контактов.

9. Конструкция реле НМШ. Особенности реле первого класса надежности.

Конструкция реле НМШ:

1.Обмотка – служит для создания магн потока

2.Сердечник – часть магнитопровода реле на котор размещена обмотка

3.Ярмо – часть магнитопровода реле, служащая для создания цепи магн

потоку

4.Якорь –т подвижная часть магнитопровода, воздействующая на котактн систему

5.Антимагнитный штифт - исключает замыкание якоря при выключении

ключа

6.Магнитный поток

7.Контактная система – служит для коммутации внешних цепей. Состоит из общего, фронтового и тылового

контактов.

Свойства реле 1ого класса надежности: 1. не требуется дополнительный схемный контроль отпускания якоря. Возврат якоря происходит под действием собственного веса. Для этого якорь утяжеляют спец. грузами из немагнитного материала.

2. не свариваемость фронтового и общего контактов. Для этого фронтовой контакт изготовляют из графита с примесью серебра (остальные из серебра).

3. исключение залипания якоря при выключении тока в обмотках реле. Это достигается применением антимагнитного штифта.

4. замкнутые контакты должны дополнительно выдерживать ток 3А (без изменения электрических и механических характеристик).

5. магнитная система должна изготавливаться из материалов, обладающих высокой магнитной проницаемостью.

6. неметаллические части реле должны быть изготовлены из материалов, не поддерживающих горения.

7. отсутствие влияния внешней среды на работу реле (внешний кожух).

10. Механическая характеристика реле.

Мех. хар-ка – зависимость механических усилий преодолеваемых якорем при его перемещении, от величины

воздушного зазора. fм ( ) Рассмотрим реле НМШ.

Якорь при перемещении преодолевает следующие усилия: вес противовеса, силу трения в месте касания с ярмом, сопротивление упругих контактных пружин.

Механическая хар-ка имеет вид:

На участке ab якорь преодолевает сопротивление общей и тыловой пружины , при этом затрачивается сила f1. На участке bc якорь преодолевает сопротивление одной общей пружины, при этом затрачивается сила f2. На участке cd якорь преодолевает сопротивление общей и фронтовой пружины, при этом затрачивается max сила f3. Механическую характеристику можно построить либо с помощью эксперимента, либо с помощью формул. Она строится для того чтобы рассчитать реле таким образом, при котором усилия, создаваемые электромагнитом, должны быть больше, чем сопротивление якоря. (условие срабатывания реле при любом воздушном зазоре)

11. Понятие о тяговой характеристике реле. Согласование механической и тяговой характеристик.

Тяговая характеристика реле – зависимость силы притяжения якоря, создаваемой электромагнитом, от величины воздушного зазора при постоянных Ампер – витках.

fЭ ( ), I const

При рассмотрении функции

fЭ = φ(δ) необходимо учитывать особенности магнитной цепи реле.

Механическая (зависимость механических усилий преодолеваемых якорем при его перемещении, от величины воздушного зазора) и тяговая хар-ки не должны пересекаться. Тяговые усилия должны быть всегда больше механического сопротивления: fэ>fм

12. Переходные процессы при включении реле. Расчет величины времени притяжения.

Реле является индуктивной нагрузкой, поэтому при включении и выключении реле имеют место переходные процессы LI= wФ и L=w2 Gв (где Gв - проводимость воздушного зазора выключенного реле).

График изменения тока при вкл реле

При вкл реле ток обмотки протекает по кривой 0abc. На участке 0а ток изменяется по экспоненте, которая определяется индуктивностью выключенного реле. На уч-ке ab в (∙) а начинается движение якоря, происходит резкое изменение проводимости воздушного зазора, что приводит к увеличению магнитного потока Ф. Этот всплеск магнитного потока приводит к появлению эдс самоиндукции, которая препятствует увеличению основного магн потока. На участке bc ток изменяется по экспоненте, определяемой индуктивностью L’.

Переходный процесс считается законченным, когда ток в реле достигает значение рабочего тока:

и tтр>>tдв => tтр tпр (тр - трогание, пр – притяжение, дв – движение)

tпр= tтр+ tдв

После логарифмирования и преобразования этого выражения получим формулу для определения времени трогания якоря:

t t ln I p

пр тр I p Iтр

Время вкл реле увеличивается при

увеличении . Время притяжения реле уменьшается при возрастании Iр

13. Переходные процессы при выключении реле. Расчет величины времени отпадания.

Реле является индуктивной нагрузкой поэтому при включении и выключении реле имеет место переходные процессы.

LI = wФ

L = w2 * Gв

Gв – проводимость воздушного зазора выключенного реле.

Переходной процесс при выключении реле:

Реле может выключаться двумя способами:

-отключение источника питания от обмоток реле;

-шунтирование обмоток реле.

Замыкая кнопку с (·) 2 можно записать

Решим (3) относительно i:

На 0а идет изменение тока обмотки реле при неподвижном якоре. Экспонента определяется по L’. В точке а начинается движение якоря. В точке b движение якоря заканчивается. От точки b до точки с процесс проходит по экспоненте, определяемой по L.

tотп=tтр= ' ln I p

I тр

1.t откл возрастает при возрастании τ’

2.t откл возрастает при возрастании Ip При отключении источника питания от

обмотки можно считать что ток уменьшается до 0 мгновенно => если tтр = 0, то tgткл = tдв

Этот способ является основным при этом скорость отключения реле во много раз выше, чем при шунтировании обмотки.

14. Замедление работы реле с помощью медной гильзы.

Использование медной гильзы это электрический способ замедления на притяжение и отпускание якоря реле. Эффект объясняется тем, что при изменении магнитного потока в момент срабатывания или обесточивания реле в медной гильзе индуцируются вихревые токи. Их магнитый поток препятствует изменению основного потока , в результате чего общий поток изменяется медленнее и соответственно реле работает медленнее.

Наличие медной гильзы увеличивает постоянную времени

реле p об г . Рассматривая гильзу как одновитковую обмотку

получим А при рассмотрение ее как

элементарной трубки толщиной dx на расстоянии х от центра . Получим постоянную по времени

г 0 Sl ln D 2 м d

Из этого выражения следует, что время замедления увеличивается с возрастание массы гильзы (длины и толщины), а так же с уменьшением удельного сопротивления материала гильзы; время на отпускание якоря реле больше, чем на притяжение. Магнитный поток вихревых токов при обесточивании реле больше, чем при его срабатывании.

Реле с медной гильзой , называют медленнодействующими М

15. Схемные способы ускорения и замедления реле.

Есть три способа замедления и ускорения работы реле:

1.электрический ( меняется τреле )

2.схемный (τсх )

3.механический (tдв )

Схемные способы замедления и ускорения работы реле

Конденсатор, включенный параллельно обмотке реле, дает замедление при включении и выключении обмотки реле.

"–" : 1. большой зарядный ток при включении внешнего источника питания. 2. при пробое конденсатора происходит шунтирование и выключение реле.

"+" : 1. конденсатор дает возможность варьировать время замедления реле в большом диапазоне от единиц до десятков секунд.

В данной схеме резистор R дает возможность регулировать время заряда и разряда конденсатора и исключает шунтирование реле при пробое конденсатора.

Ток разветвляется на i1 и i2. i2<I => магн. поток через обмотку реле уменьшается, якорь притягивается медленнее

"–" : 1. шунтирующее r является дополнительной нагрузкой на внешний источник.

Такая схема дает замедление только на выключение реле.

Схема обеспечивает замедление ТОЛЬКО на включение. При выключении реле А замедления не будет, т.к. шунтирующая цепь с резистором r разомкнута тыловым контактом реле А.

Схема обеспечивает увеличение скорости включения реле. Это достигается за счет того, что напряжение ИП берется завышенным, что приводит к быстрой реакции реле А при замыкании кнопки. Для исключения сгорания обмотки реле А, через фронтовой контакт этого реле подключается ограничивающее сопротивление r, обеспечивающее необходимый ток реле А.

Схема обеспечивает ускорение реакции реле при замыкании кнопки и tвыкл. реле увеличивается. Используется две обмотки I и II (включены согласованно). II включено постоянно, но магнитодвижущие силы II обмотки недостаточны для того, чтобы реле включилось. При замыкании КН поток первой обмотки, складываясь с потоком второй обмотки, приводят к быстрой реакции реле при включении. При выключении КН, накопленная магнитная энергия I и II обмотки замедляет время выключения реле.

При встречном включении обмоток I и II замедление при включении и ускорение на выключение реле.

16. Поляризованные реле с дифференциальной и мостовой магнитной цепью.

Поляризованное реле – реле, которое реагирует на полярность источника питания. В конструкции этого реле имеются отличия от нейтрального реле:

1)поляризованное реле имеет 2 сердечника и 2 катушки

2)наличие постоянного магнита

Постоянный магнит создает поток Ф0 – поляризующий поток. При подключении внешнего ИП к выводам обмотки реле появляется поток Фк – поток катушки или электромагнита. При включении электромагнита магн цепи реле проходят 2 потока постоянного магнита Ф01 (направлен против часовой стрелки) и Ф02 (по часовой). В этом

Это реле с дифференцированной магнитной цепью.

Обладает особенностями:

1) поляризованный поток постоянного магнита делится на 2 потока. При этом направление силовых линий в каждом из воздушных зазоров разное 2) рабочие потоки в каждом из воздушных зазоров имеют одно направление.

Поляризованное реле с мостовой магнитной цепью

особенности конструкции

1)наличие 4х воздушных зазоров

2)поляриз потоки пост магнита имеют

во всех воздушных зазорах одного направления. При этом они образуют «мост» между соотв сердечниками 3) рабочие потоки Эл магнита делятся

на 2 части и при этом эти потоки имеют разн направления в воздушных зазорах.

В поляризованных реле такого типа на якорь действуют силы тяги на 2х концах якоря. Это увеличивает быстродействие реле.

17. Режим работы и параметры поляризованного реле.

Поляризованное реле – реле, которое реагирует на полярность внешнего источника питания. В конструкции этого реле имеется отличия от нейтрального реле:

1.оно имеет 2а сердечника и две катушки;

2.наличие постоянного магнита Режимы работы:

1. с нейтральной магнитной регулировкой, при которой якорь реле сохраняет свое переведенное состояние 2. режим с преобладанием, при

котором якорь реле после снятия напряжения с обмотки реле всегда будет возвращаться в определенное состояние.

Параметры:

1) надежность замыкания контактов – определяется той силой, с которой действует на якорь магнитодвижущая сила постоянного магнита => чем выше МДС постоянного магнита, тем надежнее замыкание контактов.

fо1 (fо2 )

δ1 (δ2 )

Fо - МДС постоянного магнита Используя формулу для расчета силы тяги постоянного магнита:

Надежность замыкания контактов полярного реле увеличивается с увеличением МДС постоянного магнита.

2) чувствительность реле Определяется как минимальное число ампер–витков необходимых для перемещения якоря. Этот параметр определяется МДС электромагнита, необходимую для преодоления МДС постоянного магнита.

Подключим обмотку реле к источнику питания и обозначим:

Fк1 (Fк2) – МДС электромагнита МДС электромагнита

Чувствительность реле уменьшается с увеличением МДС постоянного магнита.

18. Конструкция комбинированного реле.

Комбинированное реле представляет собой сочетание нейтрального и поляризованного реле с дифференциальной магнитной цепью. Реле имеет нейтральный НЯ и поляризованный ПЯ якоря, которые контактными тягами связаны с системами нейтральных и поляризованных контактов.

Комбинированное реле имеет 4 состояния:

↓ – опущен якорь ↑ – замкнут Ф контакт

← – замкнут переведенный контакт → – замкнут нормальный контакт

19. Временная диаграмма работы нейтрального реле и нейтрального реле с мостовыми контактами. Составление временной диаграммы для данной схемы.

Процессы, которые происходят при притяжении и отпускании якоря реле, удобно отображать на временных диаграммах. При срабатывании реле происходит 3 события (точки на диаграмме):

1 – момент срабатывания реле, 2 – момент размыкания тылового контакта, 3 – момент замыкания фронтового контакта.

При обесточивании реле:

4 – выключение обмотки реле, 5 – момент размыкания фронтового контакта, 6 – момент замыкания тылового контакта.

Отрезок 1–4 – время, в течение которого по обмотке протекает ток.

Для мостового контакта: При срабатывании реле у него сначала замыкается фронтовой контакт (точка 3), а затем размыкается тыловой (точка 2). При обесточивании реле сначала замыкается тыловой контакт (точка 6), а затем размыкается фронтовой (точка

5).

Временные диаграммы используются для записи работы релейно-контактных схем.

20. Временная диаграмма работы поляризованного и комбинированного реле. Составление временной диаграммы для заданной схемы.

Рассмотрим временную диаграмму работы поляризованного контакта реле в режиме удержания.

Линии 0-2, 7-8 соответствуют замкнутому состоянию НК (норм конт). Срабатывание реле от тока обратной полярности: 1 – момент отключения обмотки реле; 2- момент размыкания НК; 3- момент замыкания переведенного контакта.

1-2 соответствует времени трогания; 2- времени переключения; 1-3 времени срабатывания.

Линия 3-6 соответствует замкнутому состоянию переведенного контакта ПК. После отключения обмотки реле (4) эта линия продолжается, поскольку ПК остается замкнутым. При включении реле током прямой полярности (т.5) якорь снова переключается, размыкается ПК (т6) и замыкается НК

(т7).

Если поляризованное реле работает в режиме с преобладанием, то после откл обмотки реле (т4) через некоторое время трогания (отрезок 4-5) якорь возвращается в исходное положение, размыкается ПК (т5) и замыкается НК

(т6).

При построение временной диаграммы схемы комбинированного реле необходимо отдельно строить диаграммы для нейтрального и поляризованного якорей. По ней можно определить время горения ламп. t1=ts1-tпр С-tпр А+tотп А +tотп С; t2=ts2-tпр С-tпр В+tотп В +tотп С, где ts1(ts2) – время в течении которого нажата кнопка S1, S2.

21. Особенности реле переменного тока. Тяговая характеристика.

Реле переменного тока: реле постоянного тока с выпрямителем (НМВШ); реле переменного тока непосредственного действия (ДСР) Особенности:

1. магнитопровод реле переменного тока выполняется из листовой стали для исключения потерь от вихревых токов и гистерезиса.

2. У реле переменного тока имеется вибрация якоря. Она объясняется тем, что при переменном напряжении, подаваемом на обмотку реле магнитный поток при i=0 также =0 => на якорь не действует ЭМС катушки. Тяговая характеристика:

Тяговые усилия реле переменного тока являются функцией времени; не зависят от величины возд. зазора; график функции fэ дает тяговую характеристику.

Тяговая хар-ка имеет переменную и постоянную составляющие. Переменная составляющая изменяется с двойной частотой по отношению к частоте питающего напряжения. fэ≥0. fэ=0 => U=0 (Ф=0)

22. Способы борьбы с вибрацией якоря у реле переменного тока.

У реле переменного тока имеется вибрация якоря, эта вибрация объясняется тем, что при переменном напряжении, подаваемом на обмотку реле магнитный поток при i=0, так же будет равен 0 => на якорь не будет действовать электромагнитная сила катушки.

Для борьбы с вибрацией есть 2 способа:

1. Утяжеление якоря с целью большего момента инерции при котором якорь не успеет опуститься за время, когда fэ<fм. Этот способ имеет недостатки: не устраняет причину вибрации; увеличивает амплитуду притяжения.

2. создание 2х магнитных потоков со сдвигом по фазе. Они создадут 2 тяговых усилия со сдвигом по фазе такие, что суммарное усилие fэ=fэ1+fэ2 всегда больше fм. Причем, fэ1+fэ2 = max при φ=90

Два магнитных потока со сдвигом по фазе получают в результате экранирования части сердечника медным кольцом или короткозамкнутой обмоткой. Поток электромагнита расщепляется на 2 части Ф1 и Ф2. Переменный поток Ф2 наводит медном кольце ЭДС eк и ток iк. Магнитный поток Фк тока iк препятствует изменению потока Ф2. Суммарный поток под неэкранированной частью сердечника опережает суммарный поток под экранир. на угол ф. При построение векторной диаграммы предполагалось, что вектор Фк и Iк совпадают по фазе в вектором ек, котор отстает от вектора Ф2 на 90.

23. Принципы действия индукционного реле. Тяговая характеристика. Применения индукционного реле.

Индукционное двухэлементное секторное реле переменного тока ДСШ состоит из двух электромагнитов переменного тока, которые называют местным (МЭ) 1 и путевым (ПЭ) 6 элементами. Сердечники МЭ и ПЭ расположены симметрично друг относительно друга и представляют собой соответственно Ш-образный 1 и П-образный 6 пакеты из листовой трансформаторной стали. Оба элемента закреплены на металлической станине, в воздушном зазоре между ними перемещается в вертикальной плоскости легкий алюминиевый сектор (якорь) 5. ход сектора ограничивается роликами 4 и 7. К сектору крепится тяга 2, управляющая контактной системой 3. Когда реле выключено, то сектор находится в нижнем положении (у ролика 4). При включении электромагнитов на сектор действует вращающий момент, который перемещает его вверх (к ролику 7), переключая контакты. Фронтовые и тыловые контакты выполнены из графита с серебряным наполнением, а общие контакты – из серебра. Построим тяговую характеристику индукционного реле:

Токи i1, i2 отстают от потоков Ф1 и Ф2 на 90°. При взаимодействии Ф1 и i2 возникает сила f1; Ф2 и i1=> f2.

Весь период разбивается на 8 участков. Силы f1 и f2 направлены вправо (нечет. участки) или в разные стороны (чет.).

Результирующая сила всегда будет направлена вправо, что исключает возможность вибрации сектора.

1. Силы f1 и f2 изменяются с двойной частотой относительно частоты питания напряжения

2.fрез>0 ВСЕГДА

3.fрез=max, если угол φ=90°. Угол φ=90°– идеальный теоретический угол

4.fрез=0, если угол φ=0°. Применение.

Индукционные реле в железнодорожной автоматике применяют в качестве путевых в рельсовых цепях переменного тока. Рельсовая цепь 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 получает местное питание. В рельсы и на МЭ подается напряжение одной фазы.

Рельсовая цепь служит для контроля свободности участка пути

24. Местный, дистанционный и телемеханический способы управления. Понятие о системах телеуправления и телеконтроля Структурная схема системы управления.

Телемеханика — это отрасль науки и техники, охватывающая теорию и технические средства контроля и управления объектами на расстоянии с применением специальных преобразований сигналов для эффективного использования каналов связи.

В зависимости от степени удаления объектов от пункта управления применяются три способа управления: местный, дистанционный и телемеханический.

ЦП – центральный пост; ЛП – линейный пост; ЛС – линия связи. Органами управления являются ключи S1 — S3, которые включают и выключают электродвигатели Д1–Д2 (объекты управления).

“+”: 1. простота и надежность аппаратуры; 2. высокая помехозащищенность.

“–”: 1. большой расход меди для организации линии связи; 2. потери мощности в проводах. Местный способ применяют на небольших расстояниях (десятки, сотни метров) при небольшом числе объектов (десятки объектов). Чтобы увеличить дальность управления, применяют дистанционный способ

В этом случае на ЛП в линию связи включаются промежуточные линейные реле Р1 —Р2, через контакты которых осуществляется управление двигателями. Центральный источник

энергии используется для питания промежуточных реле, а управляемые объекты (двигатели) имеют местное питание от местного источника энергии. Такой способ позволяет увеличить дальность управления. Дистанционный способ принципиально отличается от местного тем, что в нем по линии связи передается информация о том, какой объект надо включить, а не энергия для включения этого объекта. Однако эта информация не является кодированной и поэтому многоканальность, как недостаток, сохраняется.

Чтобы исключить многоканальность как недостаток системы управления необходимо закодировать передаваемую информацию (телемеханический способ управления)

Он применяется при больших расстояниях и большом числе ОУ (объект управления). Основная цель телемеханического способа — сделать число каналов связи существенно меньше числа ОУ. В большинстве случаев используется всего один канал связи. Дальность управления определяется только чувствительностью и мощностью приемно-передающих устройств и в принципе неограниченна.

Виды телемеханических систем

Телеуправления (ТУ) – система для управления положением или состоянием дискретных объектов и объектов с непрерывным множеством состояний. Телеконтроля – для получения информации о состоянии контролируемого объекта, имеющего ряд дискретных состояний.

25. Телемеханические сигналы. Качества импульсов тока.

Материальными носителями информации являются сигналы. 1. Амплитудные

Амплитудное качество импульса (q) можно получить, включив в линейную цепь сопротивление, величину которого можно изменять.

“–”: 1. слабая помехозащищенность 2. Временные

Формирование импульсов различной длительности осуществляется с помощью специальных генераторов, а на приемном конце для дешифрации импульса используются реле с различным быстродействием.

“+”: возможность использовать не только качества импульсов, но и интервалы для формирования сообщения “–”: точность зависит от стабильности

временных хар-к. 3. Частотные

Формирование качеств осуществляется с помощью частотных или импульсных генераторов. Дешифрация частотных качеств – с помощью устройств, настраиваемых в резонанс с импульсами разного частотного качества.

“+”:1. малая вероятность искажения, 2. возможность одновременной передачи различных частот по ЛС, 3. простота аппаратуры “–”: необходимость настройки приемной

аппаратуры в резонанс 4. Фазовые

Формирование импульсов с различным фазовым качеством производится путем переключения фаз схемным путем с использованием фазочувствительных элементов.

“+”: высокая помехозащищенность сигнала обеспечивается невозможностью исказить фазовый признак до нужной степени.

5. Полярные

Формирование полярных признаков осуществляется путем соответствующего подключения источника питания к линии связи. Дешифрация полярного признака осуществляется на ЛП поляризованными реле.

26. Понятие о селекции. Разделительная и качественнокомбинационная виды селекции. Сравнение их свойств.

Селекция — это метод выбора объекта из всего множества объектов, подлежащих управлению. Виды селекции различаются видом сигнала и видом разделения сигналов. Разделительная селекция — линейное разделение одноэлементных сигналов.

В схеме для передачи сообщений используются полярные качества импульсов постоянного тока, которые формируются ключами S1–S3 и воспринимаются комбинированными реле Л1–Л2. При приеме импульса положительной полярности контакт реле Л занимает левое положение. Виды селекции характеризуются информационной емкостью N и быстродействием Т. Свойства селекции тем лучше, чем больше N и меньше Т. Для разделительной селекции N=kn, T=tnp, где k — число качеств импульсов тока, n — число прямых проводов, tnp – время притяжения линейного реле Л. В данном случае N=2∙3=6.

“+”: минимальное время передачи сообщений и возможность независимой и одновременной передачи приказов различным объектам, “–”: небольшая емкость и

многопроводность (многоканальность). Качественно-комбинационная селекция

— линейное разделение многоэлементных сигналов. В этом случае схема включения линейных реле не изменяется(рис а), а изменяется схема включения ОУ.

Командное значение определяется качеством трех импульсов тока, каждый из которых передается по отдельному проводу.

Применение многоэлементного сигнала увеличивает емкость системы: N = kn, T=tnp. В данном случае, N=23=8.

“–”: многопроводность. Этот недостаток вообще присущ линейному разделению сигналов.

27. Качественно – комбинационная и кодовая виды селекций, сравнение их свойств. Работа схемы кодовой селекции.

Качественно-комбинационная селекция

— линейное разделение многоэлементных сигналов. В этом случае схема включения линейных реле не изменяется, а изменяется схема включения ОУ.

ОУ:

Командное значение определяется качеством трех импульсов тока, каждый из которых передается по отдельному проводу.

Применение многоэлементного сигнала увеличивает емкость системы: N = kn, T=tnp. В данном случае, N=23=8.

“–”: многопроводность. Этот недостаток вообще присущ линейному разделению сигналов.

Кодовая селекция – временное разделение многоэлементных сигналов. При кодовой селекции схема включения линейных реле:

А схема включения ОУ – как у качественно-комбинационной селекции. За время одного цикла работы распределителей в кодовой селекции передается приказ на включение только одного объекта. Командное значение определяется качеством всех 3х импульсов, каждый из которых передается по отдельному временному каналу. N = kn, T=tcp∙n. В данном случае, N=23=8.

Кодовая селекция имеет наибольшую емкость при наименьшем числе каналов связи.

29. Распределительная и кодовая виды селекций, сравнение их свойств. Запись работы схемы кодовой селекции табличным методом.

Распределительная селекция – временное разделение одноэлементных сигналов.

ОУ:

Чтобы осуществить временное разделение на ПУ и КП устанавливаются распределители. Они сост. из системы неподвижных контактов 1–3 и подвижного контакта ПК. Распределители работают синхронно и синфазно. При последовательном переключении распределителей с одной позиции на другую в ЛС посылаются импульсы тока, полярность которых определяется на ПУ положением S1–S3. Одновременно на КП к ЛС подключаются соответствующие реле Л1–Л3 и фиксируют качества импульса. Емкость распределительной селекции N=kn, где n – число позиций распределителя. В данном случае

N=2∙3=6, Tmax= tcp∙n, где tcp – среднее время нахождения распределителя в одной позиции.

“+”: малопроводность “–”: увеличение времени передачи

сообщения, усложнение аппаратуры, не большая емкость.

Кодовая селекция – временное разделение многоэлементных сигналов. При кодовой селекции схема включения линейных реле совпадает со схемой распределительной селекции. А схема включения ОУ:

За время одного цикла работы распределителей в кодовой селекции передается приказ на включение только одного объекта . Командное значение определяется качеством всех 3х импульсов, каждый из которых передается по отдельному временному каналу. N = kn, T=tcp∙n. В данном случае, N=23=8.

Кодовая селекция имеет наибольшую емкость при наименьшем числе каналов связи.

30. Кодовая и кодовораспределительная селекции, сравнение их свойств. Работа схемы кодовой селекции.

Кодовая селекция—временное разделение многоэлементных сигналов. При кодовой селекции схема включения линейных реле совпадает со схемой распределительной селекции, а схема включения ОУ— со схемой качественно-комбинационной селекции .

За время одного цикла работы распределителей в кодовой селекции передается приказ на включение только одного объекта . Таким образом, командное значение определяется качеством всех трех импульсов, каждый из которых передается по отдельному временному каналу.

Для кодовой селекции N = kn; T=tCpn. В данном случае п=2 в 3 =8. Если N=100

и k=2, то n=7.

Кодовая селекция имеет наибольшую емкость при наименьшем числе каналов связи. Поэтому это лучший вид селекции, который наиболее часто используется. Кодово-распределительная селекция применяется, если управляемые объекты расположены отдельными группами на большом расстоянии друг от друга. Так расположены объекты (стрелки и светофоры) промежуточных

станций на железнодорожном участке. Поэтому кодово-распределительная селекция используется в системах диспетчерской централизации. Достоинством кодовораспределительной селекции является возможность с помощью одной команды ТУ передать приказы нескольким объектам в одной группе. Это необходимо, например, при установке маршрута на станции.

31. Свойства кодовой селекции. Запись работы схемы кодовой селекции методом временной диаграммы.

Кодовая селекция—временное разделение многоэлементных сигналов. При кодовой селекции схема включения линейных реле совпадает со схемой распределительной селекции, а схема включения ОУ— со схемой качественно-комбинационной селекции .

За время одного цикла работы распределителей в кодовой селекции передается приказ на включение только одного объекта . Таким образом, командное значение определяется качеством всех трех импульсов, каждый из которых передается по отдельному временному каналу.

Для кодовой селекции N = kn; T=tCpn. В данном случае п=2 в 3 =8. Если N=100

и k=2, то n=7.

Кодовая селекция имеет наибольшую емкость при наименьшем числе каналов связи. Поэтому это лучший вид селекции, который наиболее часто используется.