Лабораторная работа №2. Тепловозные реле

Цель работы: ознакомиться с принципом действия и конструкцией различных типов тепловозных реле.

В цепях управления тепловозов чаще всего используют реле управления типов Р-45 и ТРПУ-1 (рис. 3 и 4).

Рис. 3. Реле ТРПУ-1:

1-корпус; 2-кожух; 3,4-подвижные контакты; 5-неподвижные контакты; 6-траверса; 7-угольник; 8-якорь; 9-катушка; 10-сердечник; 11-магнитопровод; 12-болт; 13-возвратная пружина.

Рис. 4. Реле Р-45:

1-панель; 2-магнитопровод; 3-катушка; 4-якорь; 5-возвратная пружина; 6-регулировочный болт; 7-неподвижный пальцевый контакт; 8-подвижный пальцевый контакт; 9-блок мостиковых контактов

Реле Р-45 может иметь до шести пар контактов (в зависимости от модификации) при различном соотношении чисел пар замыкающих и размыкающих контактов. Напряжение питания катушки может быть равно 24В (Р-45Н), 75В (Р-45М) или 110В (Р-45Л).

Реле ТРПУ-1 отличается по сравнению с реле Р-45 более простой конструкцией, меньшими габаритами и массой и большей надежностью. Напряжение питания катушки может быть равно 24, 75 или 110В. На тепловозах применяют две модификации реле: ТРПУ-1-412 (6 пар замыкающих и 2 пары размыкающих контактов) и ТРПУ-1-413 (по 4 пары замыкающих и размыкающих контактов).

Реле переходов предназначено для управления контакторами ослабления поля тяговых электродвигателей.

Реле содержит магнитопровод 2, выполненный в виде скобы, внутри которого установлены две катушки с сердечниками: напряжения 3 и токовая 8 (рис. 5). Сердечник катушки напряжения 4 закреплен неподвижно болтом 1. сердечник 7 токовой катушки может перемещаться вверх или вниз. Якорь 5 Г-образной формы вращается на оси 9, установленной в стойках 19. в отключенном состоянии реле якорь 5 под действием пружины 23 повернут до упора в винт 21. часть якоря 5, прилегающая к сердечникам 4 и 7, снабжена немагнитными напайками 6. два подвижных контакта 15, соединенных между собой параллельно, прикреплены к якорю с помощью контактодежателя 20. внешняя электрическая цепь подключается к двум неподвижным контактам 14. контакты закрыты прозрачным кожухом 12.

Рис. 5. Реле переходов РД-3010:

1-болт; 2-магнитопровод; 3-катушка напряжения; 4,7-сердечники; 5-якорь; 6-немагнитная напайка; 8-катушка токовая; 9-ось; 10-контактный зажим; 11-панель зажимов; 12-кожух; 13-колодки; 14-неподвижные контакты; 15 подвижные контакты; 16-контактная пружина; 17-заполнитель; 18-винт; 19 стойки; 20-контактодержатель; 21-регулировочный винт; 22-шпилька; 23-пружина.

Токи в катушках напряжения и токовой пропорциональности соотвественно напряжению и току тягового генератора. Токовая катушка 8 и возвратная пружина 23 действуют согласно, удерживая реле в отключенном состоянии (при этом неподвижные контакты разомкнуты), или стремятся его отключить. Реле включается и отключается при определенном соотношении значений токов в его катушках, а следовательно, значений напряжения и тока тягового генератора.

Реле времени предназначены для создания временных задержек в цепях автоматического управления. При продолжительности временной задержки до 3 с используются электромагнитные реле времени, при большей продолжительности – электропневматические и электронные.

Электромагнитное реле времени принципиально отличается от обычного реле только наличием демпферов 3 и 10, надетых на сердечник 6 и угольник магнитопровода 11 (рис. 6). При всяком изменении магнитного потока, протекающего по магнитопроводу реле (сердечник 6, угольник 11 и якорь 8) в демпферах возникает ток, магнитный поток которого в соответствии с правилом Ленца препятствует изменению потока в указанном магнитопроводе. Когда поток в магнитопроводе нарастает, магнитный поток, создаваемый токами, протекающими по демпферам, направлен ему навстречу и наоборот.

При включении реле выдержка времени на включение мала и не имеет практического значения, так как из-за большого сопротивления воздушного зазора магнитные потоки и скорости их изменения незначительны. Вихревой ток в демпферах невелик и поэтому его влияние на замедление процесса срабатывания исчезающее мало.

Рис. 6. Реле времени РЭВ-812:

1-алюминиемое основание; 2-шайба; 3-съемный демпфер; 4-катушка; 5-каркас; 6-сердечник; 7-прокладка немагнитная; 8-якорь; 9-отжымная пружина; 10-алюминиевый демпфер; 11,14-угольники; 12-планка; 13-пластина; 15-возвратная пружина; 16,17-неподвижные и подвижные контакты.

При отключении такое реле может создать задержку до 3-5 секунд за счет того, что вследствие малого магнитного сопротивления магнитные потоки и скорости их изменения велики.

На тепловозах электромагнитные реле времени используются в цепях включения поездных контакторов, реле переходов, управления возбуждением тягового генератора.

Электронные реле времени ВЛ-21 и ВЛ-31 принципиально устроены одинаково, отличаясь друг от друга конструктивным исполнением. Основными узлами этих реле являются стабилизатор напряжения, времязадающая цепь R-С, генератор импульсов ГИ, триггер Т и два электромагнитных реле Р1и Р2 (рис. 7). С внешними цепями реле связано с помощью штепсельного разъема, содержащего 12 контактов. Принцип действия реле основан на процессе заряда конденсатора С через регулируемый резистор R, величина которого определяет продолжительность временной задержки.

Рис. 7 Функциональная схема реле ВЛ-31

При подаче напряжения к контактам 1 и 2 разъема включения реле Р1, соответствующим образом переключая свои контакты, подключены к контактам 7-9 штепсельного разъема. Одновременно размыкаются контакты Р1, шунтирующие конденсатор С и генератор импульсов. В это время триггер устанавливается в положение при котором ток по катушке Р2 не протекает.

Начинается заряд конденсатора С через резистор и напряжение на его нижней обкладке плавно увеличивается. Когда оно достигает величины опорного напряжения, снимаемого с делителя R1-R2, импульс И через конденсатор С1 проходит на вход триггера Т и он устанавливается в положение, при котором на катушку R2 подается напряжение. Это реле срабатывает и формирование временной задержки заканчивается.

Продолжительность временной задержки регулируется с помощью переключателя ступенчато, путем изменения сопротивления резистора R, представляющего собой набор нерегулируемых резисторов /3/.

Таким образом, это реле времени имеет контакты Р1, действующие без временной задержки, и контакты Р2, действующие с выдержкой времени. Диоды Д1 и Д2 предотвращают возникновение дуги на контакторах Р1 и Р2 при их размыкании. Диапазон изменения продолжительности временной задержки реле ВЛ-21 и ВЛ-31 в зависимости от исполнения 0,5…200 с. напряжение питания 60, 75 и 110В.

Появление дискретных (цифровых) микросхем позволило создать электронное реле времени типа ВЛ-50, отличающегося меньшими размерами и большей надежностью по сравнению с реле ВЛ-21 и ВЛ-31. Функциональная схема реле ВЛ-50 показана на рис. 8.

Рис 8 Функциональная схема реле времени ВЛ-50: М- мультивибратор; СЧ-счетчик; УПТ- усилитель постоянного тока; Р- исполнительное электромагнитное реле

После отключения реле к источнику питания мультивибратор М начинает выбрасывать импульсы напряжения, следующие с частотой φ импульсы поступают в счетчик С4. после заполнения счетчика сигнал с его выхода подается на усилитель постоянного тока УПТ, к которому подключена обмотка исполнительного реле Р, реле включается, то есть формирование временной задержки заканчивается.

Сигнал с выхода СЧ подается так же к мультивибратору, который при получении его перестает работать (затормаживается).

Продолжительность временной задержки t₃ равна:

Где N – емкость счетчика СЧ.

Продолжительность t₃ изменяют путем изменения частоты следования импульсов мультивибратора φ.

Устройство тепловозного реле буксования представлено на рис. 9. У реле буксования должен быть высокий коэффициент возврата – не менее 0,08. Степень уменьшения тока катушки реле, обеспечивающая его отключение, определяется, главным образом, степенью увеличения магнитного потока после притяжения якоря при постоянной МДС катушки. Для того, что бы магнитный отток катушки после притяжения якоря увеличивался незначительно увеличен воздушный зазор между якорем 12 и скобой 8, выполняющей функции магнитопровода. С этой целью рычаг 7 с подвижными контактами выполнен из алюминия. Кроме того, на якоре со стороны сердечника 14 имеется немагнитная прокладка толщиной 0,3 мм.

Так как общий воздушный зазор велик по сравнению с зазором между якорем и сердечником, уменьшение последнего при включении реле мало отражается на величине магнитного потока и для отключения реле необходимо незначительное уменьшение тока катушки 13.

На тепловозах (за исключением маневровых) обычно используются три реле буксования, которые устанавливаются на тепловоз не индивидуально, а в виде одного блока реле буксования.

Рис. 9. Реле боксования РК-211:

1-панель; 2, 6-контактодержатели; 3-неподвижные контакты; 4-плоская пружина с контактом; 5-контактная пластина; 7-рычаг; 8-скоба; 9-угольник; 10-стальная планка; 11-пружина; 12-якорь; 13-катушка; 14-сердечник.

Порядок выполнения работы:

1. привести схему рассматриваемого реле.

2. определить временную задержку.

3. отрегулировать продолжительность временной задержки.

Контрольные вопросы: принцип действия дифференциального реле; что регулирует реле буксования; по какому принципу работает реле времени типа ВЛ-50; по какому принципу работают реле времени типа ВЛ-21 и ВЛ-31.