2.4. Эксплуатационно-технические требования к реле

Требования, которые предъявляют к реле, определяются осо­бенностями работы систем железнодорожной автоматики: обеспе­чение безопасности движения поездов; длительный срок службы (20-30 лет); непрерывный характер работы (днем и ночью) в усло­виях интенсивного движения поездов; работа в сложных климатических условиях в различных регионах страны; строительство и ввод в эксплуатацию новых систем, в связи с чем требуется большое коли­чество реле.

Это предъявляет к реле, и особенно к реле I класса надежности, высокие требования по надежности, безопасности и долговечности, низкой стоимости, устойчивости к температурным колебаниям, уда­рам и вибрации, хорошей технологичности при производстве и ре­монтопригодности.

У реле I класса надежности с высокой степенью вероятности должно обеспечиваться отсутствие ложного замыкания фронтового контакта при выключенной обмотке (опасный отказ). Опасный от­каз может привести к выполнению ответственного приказа (напри­мер, приказ на открытие светофора или перевод стрелки) без по­ступления соответствующей команды. В связи с этим реле I класса надежности являются реле с несимметричными отказами, у которых с помощью специальных конструктивных мероприятий достигается повышенная надежность относительно опасных отказов. Если об­щая надежность реле I класса (НМШ) характеризуется интенсив­ностью отказов λ ≈ 0,1ּ10^-6 1/ч, то для опасных отказов λ _оп < 10^-8 10^-6 1/ч.

Опасный отказ у реле может произойти при магнитном залипании якоря из-за действия остаточного магнитного потока или в ре­зультате механического "заклинивания" якоря в притянутом поло­жении, а также при сваривании фронтового и общего контактов или их ложного замыкания в результате деформации контактных пру­жин.

Чтобы бороться с этими явлениями, к реле I класса надежности предъявляют обязательные требования, которые можно назвать требованиями безопасности: реле должно отпускать якорь под дей­ствием силы тяжести якоря или массивного груза на якоре. Так как сила тяжести у поверхности Земли никогда не исчезает, отпускание якоря надежно и тем надежнее, чем больше масса якоря или груза; фронтовые и общие контакты не должны свариваться ни при каких условиях. Это дости­гается применением несвариваемых материалов для их изготовле­ния. Фронтовой контакт выполняют из графито-серебряной смеси, а общий контакт — из серебра.

Если хотя бы одно из указанных двух требований не выполняет­ся, то это реле нельзя отнести к I классу надежности. Для устране­ния причин опасного отказа к реле предъявляются также следую­щие требования:

1) магнитную систему реле следует изготавливать из магнитомягких ферромагнитных материалов, обладающих малой остаточ­ной индукцией В_r и малой коэрцитивной силой Н_с (рис. 2.9). Обычно используют низкоуглеродистые электротехнические стали марок 10 880, 20 832 и др. Малое значение В_r обеспечивает малый остаточный магнитный поток при выключении реле и уменьшает вероятность магнитного залипания якоря. Малое значение Н_с определяет небольшую площадь петли гистерезиса и уменьшает потери на перемагничивание;

2) на якоре реле должен быть укреплен антимагнитный бронзо­вый штифт 5 (см. рис. 2.2), высота которого 0,1—0,3 мм гарантирует наличие небольшого воздушного зазора между якорем и сердечни­ком при притянутом якоре. Это обеспечивает резкое уменьшение остаточного магнитного потока и исключает магнитное залипание якоря;

3) необходимо чтобы реле имело достаточно большие межконтак­тные расстояния (1-3 мм), исключающие ложное замыкание кон­тактов вследствие изгиба контактных пружин;

4) контактные пружины следует изготавливать из материала с высоким модулем упругости, исключающим деформацию пружин в течение длительного срока службы (в основном применяют фосфо­ристую бронзу или нейзильбер).

Указанные требования (тяжелый и массивный якорь, большие межконтактные расстояния) определяют достаточно большие раз­меры реле I класса надежности по сравнению с реле связи и про­мышленной автоматики. А это влияет на расход дефицитных мате­риалов при их изготовлении (серебро, медь) и на стоимость реле. Термин "малогабаритное" для реле железнодорожной автоматики имеет относительный смысл, поскольку основное направление раз­вития релейной железнодорожной техники заключается в стремле­нии уменьшить размеры реле с сохранением требований I класса надежности. Были разработаны реле типов HP, НШ, НМШ, РЭЛ, отвечающие изложенным требованиям. Наименьшие размеры име­ют реле типа РЭЛ, выпускать которые стали в начале 80-х годов.

Основные требования, предъявляемые к реле железнодорожной автоматики и связи: устойчивая работа при температуре окружаю­щей среды от минус 40 до плюс 60° С и относительной влажности воздуха до 95%; обеспечение контактами реле не менее 10⁷ замыка­ний без токовой нагрузки и не менее 3ּ10⁶ замыканий в схемах с релейной нагрузкой при токе 50 мА и напряжении 24 В; обеспечение размыкания всех тыловых контактов при замыкании хотя бы одного фронтового и наоборот; наличие противокоррозионного покрытия некоррозионно-стойких металлических деталей реле (реле оцинко­ваны или никелированы); изготовление неметаллических частей ре­ле из негорючих материалов; закрытие реле прочным прозрачным пыле-влагозащитным и пломбируемым колпаком для исключения влияния внешней среды. Срок службы реле должен быть не менее 20 лет.