Лабораторна робота № 1
ДОСЛІДЖЕННЯ ГІРКОВОГО РЕЙКОВОГО КОЛА
Мета роботи
Вивчити конструкцію та апаратуру гіркових рейкових кіл (ГРК), навчитися проводити регулювання нормально розімкнених ГРК, а також провести дослідження режимів роботи нормально розімкненої ГРК 50 Гц.
Прилади та апаратура
1. Реле НВШ1 – 800.
2. Трансформатор ПТМ.
3. Змінний резистор 400 Ом – 2 шт.
4. Змінний резистор 1,1 Ом – 1шт.
5. Амперметр змінного струму до 0,75 А.
6. Вольтметр змінного струму.
7. Макет рейкового кола.
1.1. Короткі теоретичні відомості
Гіркові рейкові кола призначені для контролю присутності відчепів на ізольованих ділянках сортувальної гірки. ГРК є основними колійними датчиками безперервного принципу дії, дані з яких передаються в системи гіркової автоматичної централізації (ГАЦ) та автоматичного регулювання швидкості скачування відчепів (АРШ) для автоматизації та механізації операцій переробки потягів на сортувальних гірках.
ГРК експлуатуються в особливих специфічних умовах, тому до них пред’являються наступні основні вимоги:
– надійна фіксація зайнятості ГРК, особливо стрілочних ділянок, що виключає можливість переводу стрілки під відчепом і передачі помилкового маршруту для чергового відчепа;
– мінімальний час фіксації зайнятості та звільнення ділянки, що дозволяє збільшити максимальну швидкість відчепа, скоротити інтервал між відчепами та збільшити переробну здатність гірки;
– ГРК повинні зберігати працездатність при зниженні опору ізоляції до 3 Ом (при довжині секції 11,5 м), що пов’язано з сильним забрудненням на гірках баласту і поверхні шпал сипкими та рідинними вантажами (сіль, вугільний пил, кислота, нафтопродукти, і т. п.);
– ГРК повинне зберігати працездатність при збільшенні опору шунта потягу до 0,5 Ом, що пояснюється сильним забрудненням поверхні рейок ізолюючим пилом, технічним маслом, мастилами та ін.
На сортувальних гірках застосовують два принципово різних типи ГРК: нормально замкнуті, в яких колійне реле знаходиться у ввімкненому стані при вільній ділянці й справному рейковому колі, та нормально розімкнені, в яких колійне реле при вільній ділянці знаходиться у вимкненому стані.
На сортувальних гірках України використовуються наступні типи ГРК:
– нормально розімкнені ГРК змінного струму 50 Гц при автономній тязі та електротязі постійного струму;
– нормально розімкнені ГРК змінного струму 25 Гц при будь-якому виді тяги;
– перемикаючі ГРК змінного струму 25 Гц (нормально розімкнені при роботі ГАЦ і нормальна замкнуті при установці організованих маршрутів);
– нормально замкнуті ГРК змінного струму 50 Гц з малогабаритною апаратурою при автономній тязі та електротязі постійного струму;
– вентильні ГРК при будь-якому виді тяги;
– ГРК із керованим вентилем (тиристорні ГРК) при будь-якому виді тяги.
Нормально розімкнені ГРК змінного струму 50 Гцзастосовують на стрілочних ізольованих ділянках і коліях механізованих гірок при автономній тязі та електричній тязі на постійному струмі. В цих колах використовують колійні реле типу НВШ1-800 або НРВ1-1000. Схема нормально розімкненого рейкового кола змінного струму 50 Гц з двома додатковими педалями (рис. 1.1) містить наступні елементи:
– стрілочне колійне реле СП типу НВШ1-800 або НВШ1-1100, які включають за схемою однонапівперіодного випрямлення з роздільним включенням обмоток;
– колійний трансформатор ПТ типу ПТМ (ПТМ-А) встановлюється в трансформаторних ящиках у безпосередній близькості до ізолюючих стиків і підключається до рейок за допомогою тросових перемичок із опором не більше 0,2 Ом. Для безстрілочних ділянок довжиною до 50 м допускається розміщення до шести трансформаторів ПТМ в одному трансформаторному ящику. Якщо ГРК знаходиться далеко від трансформаторного ящика, то використовується з’єднання від ящика до кабельної стійки за допомогою кабелю, а від кабельної стійки до рейок – тросовою перемичкою. При цьому загальний опір кабелю і троса не повинен бути більше 0,5 Ом;
– реле контролю напруги В типа АСШ2-110;
– обмежуючий резистор R0 – 400 Ом (0,2 А);
– резистори R1 – 400 Ом (0,2 А), резистор R2 (430 Ом, 30 Вт) встановлюється тільки для реле НРВ1-1000;
– дві безконтактні магнітні педалі П1 і П2 типу ПБМ-56;
– блок повільнодіючих повторювачів БМП-62 або блок ЗС-75.
Якщо рейкове коло вільне, то у первинній обмотці трансформатора ПТ протікає невеликий струм, значення якого визначається опором баласту. В результаті падіння напруги на резисторі R1 буде недостатнє для включення реле СП. При зайнятті ГРК відчепом відбувається збільшення струму як у вторинній, так і в первинній обмотках трансформатора ПТ. Це приведе до збільшення падіння напруги на резисторі R1, внаслідок чого реле СП вмикається.
Рис. 1.1. Схема нормально розімкненого рейкового кола змінного струму 50 Гц
Для захисту ГРК від короткочасної втрати шунта використовуються магнітні педалі типу ПБМ-56 спільно з блоком повільнодіючих повторювачів педальних реле БМП-62 або спільно з блоком ЗС-75. При проході колісної пари над педаллю П1 спрацьовує педальне реле ПД1, яке вмикає повільнодіючі повторювачі ОПСП1 та ПОПСП1 із загальним сумарним уповільненням 1,9…2,1 с. Контакти останніх підключають паралельно первинній обмотці трансформатора ПТ послідовно включені резистори R3 і R4 із загальним опором 1500 Ом, що приведе до вмикання реле СП. На ізольованих ділянках, головних та перших пучкових стрілках встановлюють по дві педалі, а на решті стрілочних ділянок по одній педалі.
Для виключення можливості переводу стрілки при втраті шунта у момент проходження довгобазових вагонів ГРК оснащуються фотоелектричним пристроєм, який фіксує наявність вагону на стрілочній ізольованій ділянці за рахунок перекриття світлового променя рамою вагона.
У залежності від призначення нормально розімкнені ГРЦ змінного струму 50 Гц розрізняються за трьома типами:
– тип 1 – на безстрілочних колійних ділянках та ізольованих стрілочних ділянках, що не включені у ГАЦ. Не містить педалей і блоків повільнодіючих повторювачів;
– тип 2 – на усіх ізольованих стрілочних ділянках, що включені в ГАЦ та розташовані за першими стрілками пучків на шляху розпуску відчепів. Містить одну педаль та один блок повільнодіючих повторювачів;
– тип 3 – на ізольованих стрілочних ділянках головних стрілок і перших стрілках пучків на шляху розпуску відчепів. Містить дві педалі та один блок повільнодіючих повторювачів.
Регулювання ГРК. Нормально розімкнені ГРК змінного струму 50 Гц відразу регулюються на найгірші умови роботи, що виключає необхідність в сезонному регулюванні. Перед регулюванням даного ГРК необхідно відключити вторинну обмотку трансформатора ПТМ від рейок, і підключити резистор із опором еквівалентним мінімальному опору ізоляції та сполучних дротів – 3,2 Ом. Опір резистора R0 повинен складати 40 Ом при тросовому з’єднанні, і 10…20 Ом при з’єднанні кабель-трос. Відповідно до напруги мережі живлення, шляхом зміни опору резистора R1, установлюють на обмотці реле СП напругу відповідно до регулювальної таблиці. Потім вимірюють напругу на реле СП при накладенні на ГРК нормативного шунта і дії на педаль. Значення напруги повинно знаходитися в межах, вказаних в регулювальній таблиці, при мінімальному опорі ізоляції (3 Ом) і максимальному значенні ().
Допустимі значення параметрів ГРК змінного струму 50 Гц:
– мінімальний опір ізоляції рейкового кола – 3 Ом;
– нормативний опір поїзного шунта рейкового кола – 0,3 Ом;
– допустиме коливання напруги мережі живлення – 200…240 В;
– час із моменту накладення шунта до фіксації зайнятості – не більше 0,35 с;
– максимальна довжина рейкового кола – 50 м;
– потужність
споживання – 7 ВА (при вільному ГРК), 22
ВА (при зайнятому ГРК і опорі з’єднувальних
проводів
)та 14 ВА (при зайнятому ГРК і
опорі з’єднувальних проводів
);
– при накладенні нормативного шунта опором 0,3 Ом час вмикання колійного реле не повинен перевищувати 0,15 с;
– при знятті шунта і за найгірших умов (опір ізоляції рівний 3 Ом, а напруга в мережі 240 В) час відпускання колійного реле не повинен перевищувати 0,3 Ом.
Нормально розімкнене ГРК змінного струму 25 Гц(рис. 1.2) призначене для сортувальних гірок та маневрових районів станцій при будь-якому виді тяги. Даний тип ГРК проектують на всіх нових гірках та на автоматизованих гірках, що піддаються реконструкції. В цих ГРК застосовують колійні реле типу ИМВШ-110 або ИРВ-110.
Живлення нормально розімкнутого ГРК 25 Гц проводиться від перетворювача частоти ПЧ 50/25-150, при цьому кожний перетворювач живить дві нитки (потужність кожної нитки 75 Вт). Кількість ГРК, що підключаються до однієї нитки, залежить від кількості одночасно зайнятих ділянок та потужності споживання ними у вільному та зайнятому стані. З метою збільшення кількості ГРК, що підключаються до однієї нитки, їх об’єднують поперек напряму скачування відчепів, що дозволяє підключати до одного перетворювача частоти до 25 ГРК.
Рис. 1.2. Схема нормально розімкненого рейкового кола змінного струму 25 Гц
Схема нормально розімкненого ГРК змінного струму 25 Гц містить наступні елементи:
– рейкове реле (ИС або И) типу ИМВШ-110 або ИРВ-110;
– зворотний повторювач рейкового реле (П або СП) типу НМШ1-1800;
– реле контролю напруги (3В, 4В) типу АСШ2-110, яке здійснює контроль напруги (110 В, 25 Гц) на виході кожної половини обмотки перетворювача ПЧ50/25-150. Реле 3В і 4В необхідно підключати після останнього рейкового кола. Якщо підключити контрольне реле до рейкових кіл, як показано для реле 4В на рис. 1.2, то обрив напряму 4 не приведе до виключення реле 4В і може привести до аварії;
– перетворювач частоти 1ТПЧ типу ПЧ 50/25-150 з блоком конденсаторів 1БК;
– обмежуючий резистор R0 – 360 Ом (ПЭ-25);
– релейний резистор Rp – 180 Ом (ПЭ-25);
– колійний трансформатор ПТ типу ПТМ-А (ПТМ), вимоги до підключення та розміщення ПТ аналогічні ГРК 50 Гц;
– дві безконтактні магнітні педалі П1 та П2 типу ПБМ-56;
– блок повільнодіючих повторювачів БМП-62;
– колійний фільтр типу ФП-25, використовується в ГРК на електрифікованих ділянках для захисту колійного реле від тягового струму. Колійний фільтр установлюється на електрифікованих ділянках ГРК, а також на трьох найближчих до них.
Якщо ГРК вільне, то по обмотках II та III колійного трансформатора протікає невеликий струм, значення якого визначається опором баласту. В первинній обмотці трансформатора буде малий струм і напруга на резисторі Rp буде недостатня для вмикання колійного реле 31ИС. Зайняття ГРК відчепом викличе шунтування вторинної обмотки колійного трансформатора і вмикання колійного реле 31ИС, що у свою чергу вимкне стрілочне колійне реле 31СП, контакти якого використовуються в системі ГАЦ.
Підключення колійного реле до резистора Rp через фільтр ФП-25 приводить до втрати енергії й вимагає збільшення коефіцієнта трансформації трансформатора ПТ. Для ГРК з фільтром ФП-25 необхідно поставити перемичку між виводами 5-7 вторинної обмотки трансформатора ПТ, а для ГРК без фільтра – між виводами 4-7. ГРК із фільтром при вільному стані споживає потужність 4,1 ВА, без фільтра – 2,4 ВА. При зайнятому стані ГРК із фільтром споживає потужність 10ВА, без фільтра – 6,1 ВА.
На електрифікованих ділянках для пропуску зворотного тягового струму використовують тільки однониткові рейкові кола. Для рівномірного розподілу тягові нитки сусідніх (паралельних) колій сполучають між собою та з відсмоктуючим фідером. На ділянках із автономною тягою рейкові кола можуть бути як однонитковими, коли одна з рейкових ниток є загальною для двох або більш суміжних рейкових кіл, так і двохнитковими, коли обидві рейкові нитки суміжних рейкових кіл розділені ізолюючими стиками.
У залежності від призначення нормально розімкнені ГРЦ змінного струму 25 Гц розрізняються за чотирма типами:
– тип 1 – на безстрілочних колійних ділянках та ізольованих стрілочних ділянках, що не включені у ГАЦ. Не містить педалей і блоків повільнодіючих повторювачів;
– тип 2 – на усіх ізольованих стрілочних ділянках, що включені в ГАЦ та розташовані за першими стрілками пучків на шляху розпуску відчепів. Містить одну педаль та один блок повільнодіючих повторювачів;
– тип 3 – на ізольованих стрілочних ділянках головних стрілок і перших стрілках пучків на шляху розпуску (див. рис. 1.2). Містить дві педалі та один блок повільнодіючих повторювачів;
– тип 4 – перемикальні рейкові кола, що застосовуються на безстрілочних колійних ділянках та ізольованих стрілочних ділянках, що входять до маршрутів прийому та відправлення.
Регулювання ГРК.Нормально розімкнені ГРК змінного струму 25 Гц не вимагають сезонного регулювання. Перед регулюванням даного ГРК необхідно відключити вторинну обмотку трансформатора ПТМ від рейок, і підключити резистор з опором еквівалентним мінімальному опору ізоляції та сполучних дротів – 3,2 Ом, або 3,5 Ом при з’єднанні кабель-трос. При цьому напруга на колійному реле не повинна бути більшою 2 В. Якщо після цього підключити трансформатор до рейок і напруга на колійному реле виявиться більшою 2 В, то необхідно вживати заходів по очищенню баласту. Потім вимірюють напругу на колійному реле при накладанні на ГРК нормативного шунта, значення напруги повинно бути не менш 3,2 В при зниженні напруги живлення 25 Гц до 105 В.
Параметри ГРК 25 ГЦ аналогічні параметрам ГРК 50 Гц, за винятком значення нормативного опору шунта потягу, яке в ГРК 25 Гц складає 0,5 Ом.
Нормально розімкнені ГРК мають наступні переваги:
– простота апаратурної реалізації;
– висока швидкість спрацьовування;
– висока шунтова чутливість;
– можливість підключення кабелю, що йде з поста тільки до одного кінця рейкового кола.
Недоліком нормально розімкнених ГРК є відсутність автоматичного контролю справності елементів схеми.