Реле переменного тока

В устройствах железнодорожной автоматики и телемеханики применяют двухэлементные секторные реле переменного тока типа ДСШ. Эти реле используются в качестве путевых в рельсовых це­пях переменного тока частотой 50 и 25 Гц. По принципу действия двухэлементные секторные реле относятся к индукционным. Маг­нитная система реле выполняется на сердечниках из листовой ста­ли для уменьшения потерь на гистерезис. Эти реле относятся к реле 1 класса надежности, а по времени срабатывания — к нормально действующим.

Двухэлементное секторное реле ДСШ со штепсельным включе­нием (рис. 1.10, а) состоит из электромагнитной системы, представ­ляющей собой два разных по назначению железных сердечника с намотанными на них обмотками. Один из них называется местным элементом, другой — путевым. Эти элементы располагаются сим­метрично один относительно другого.

Местный элемент состоит из Ш-образного сердечника 1 с обмот­кой 2, которая подключается к местному источнику переменного тока напряжением 110—220 В. Путевой элемент состоит из сердечника 8 с обмоткой 9, которая подключается через рельсовую цепь к путевому трансформатору. Между полюсами сердечников местного и путевого элемента располагается алюминиевый сектор 4, который вращается на оси и при помощи коромысла 3 и тяги 5 управляет контактной системой 6. В реле имеются упорные ролики 7 и 10, ограничивающие дви­жение сектора соответственно вниз и вверх.

Принцип действия реле основан на взаимодействии магнитного потока путевого элемента с током, индуцированным в секторе маг­нитным потоком местного элемента. Когда один из элементов реле находится без тока, то сектор под действием собственного веса находится в нижнем крайнем положении и своим ребром нажимает на нижний упорный ролик. При прохождении переменного тока по ка­тушке местного элемента магнитный поток, созданный током мест­ного элемента, пересекая сектор, наводит в нем ЭДС, отстоящую по фазе на 90 ° от вызвавшего его потока. В результате этого в секторе возникают вихревые токи, которые проходят под полюсами путево­го элемента, вступают во взаимодействие с его магнитным потоком и создают вращающий момент, стремящийся повернуть сектор. К ана­логичным результатам приводит взаимодействие вихревых токов, созданных магнитным потоком путевого элемента, с магнитным по­током местного элемента. При равенстве магнитных потоков и со­впадении их по фазе силы взаимодействия магнитных потоков и вихревых токов будут равны и противоположно направлены, в результате чего сектор останется в нижнем положении. Для приведения сектора во вращение в направлении его подъе­ма необходимо создать определенный сдвиг фаз между магнитны­ми потоками местного и путевого элементов или между их токами.

Таким образом, максимальный вращающий момент будет при угле сдвига фаз ф = 90 0 между токами или магнитными потоками в мес­тном и путевом элементах. Этот вращающий момент перемещает сектор в верхнее положение. Вместе с сектором поворачиваются коромысло и тяга, которая переключает контакты: размыкает ты­ловые Т и замыкает фронтовые Ф. При выключении тока в путе­вом элементе магнитный поток исчезает, и под действием собствен­ного веса сектор опустится вниз и возвратит контакты в исходное положение: разомкнет фронтовые Ф и замкнет тыловые Т.

Условные обозначения реле ДСШ и его контактов приведены на рис. 1.10,6. Основным достоинством реле ДСШ является надеж­ная фазовая избирательность, поэтому эти реле называют фазочув­ствительными. Свойство избирательности надежно исключает лож­ное срабатывание фазочувствительного путевого реле от источника питания смежной рельсовой цепи при замыкании изолирующих сты­ков, так как путевые обмотки реле включаются таким образом, что­бы положительный вращающий момент и подъем сектора вверх создавались только от тока своей рельсовой цепи.

Кроме этого, фазочувствительные реле обеспечивают надежную защиту от влияния помех тягового тока, отличающихся по частоте от тока сигнальной частоты всего на несколько герц. Фазочувстви­тельные реле срабатывают от тока той частоты, что и частота тока в обмотке местного элемента, при определенных фазовых соотно­шениях между ними.

ТРАНСМИТТЕРЫ

Трансмиттеры используются в устройствах автоматики и теле­механики в качестве датчиков импульсов. Они служат для преобра­зования непрерывного постоянного или переменного тока в импуль­сный. Наибольшее распространение получили маятниковые МТ и кодовые трансмиттеры КПТ.

Маятниковый трансмиттер (рис. 1.11, а) представляет собой электромагнитный механизм постоянного тока с качающимся якорем.

Основными его частями являются: магнитопровод 1 с катушками, якорь 2, на оси 3 которого находятся маятник 7 и гетинаксовые ку­лачковые шайбы 4, 5, 6.

Ось якоря 01—02 повернута относительно оси М1—М2 и вертикальной оси маятника. Когда в обмотках электромагнита тока нет, маятник 7 занимает вертикальное положение, а кулачковая шайба 4 замыкает управляющий контакт УК, образуя цепь питания обмоток.

При нажатой кнопке К сердечники трансмиттера намагничива­ются и якорь 2 поворачивается, стремясь к совмещению своей оси 01—02 с осью магнитопровода Ml—М2. Вместе с якорем повора­чиваются маятник 7 (вправо) и все кулачковые шайбы, вследствие чего шайба 4 размыкает контакт УК и, следовательно, цепь пита­ния обмотки электромагнита, а шайбы 5 и 6 замыкают контакты 31—32 и 41—42. При исчезновении магнитного поля маятник 7 по инерции продолжает движение. Достигнув максимального откло­нения, он начинает движение в обратном направлении и по инер­ции отклоняется вправо на некоторый угол от вертикального по­ложения. В тот момент, когда маятник 7 проходит вертикальное положение, управляющий контакт УК замыкается и через обмотку электромагнита опять протекает ток, создающий магнитный поток, а контакты 31—32 и 41—42 размыкаются. Якорь 2 под действием магнитного поля вновь повернется, стремясь занять положение Ml—М2, раскачивая маятник. Таким образом, возникают незату­хающие колебания маятника трансмиттера. При работе трансмит­тера происходит поочередное замыкание и размыкание контак­тов 31—32 и 41—42, которые формируют равномерные импульсы постоянного тока.

Существенными недостатками контактных реле и трансмитте­ров являются зависимость срока службы от числа срабатываний и недостаточное быстродействие из-за наличия механических пере­мещений при работе этих приборов. Указанные недостатки можно устранить применением электронных приборов, у которых отсутствуют подвижные трущиеся элементы.

В настоящее время электронные приборы получают все большее внедрение в устройствах СЦБ. Элементами электронных приборов служат диоды, транзисторы, тиристоры, стабилитроны, логические элементы, интегральные микросхемы, микропроцессоры.

Примерами применения таких элементов могут служить следу­ющие электронные приборы:

· бесконтактный коммутатор тока (БКТ), который является более современным переключающим устройством для коммутации кодового тока в рельсовых цепях переменного тока частотой 25 и 50 Гц. Он состоит из двух тиристоров и управляющей цепи. Прин­цип действия этого прибора аналогичен принципу действия бескон­тактного реле;

· микроэлектронный датчик импульсов (ДИМ), который выпус­кается взамен маятниковых трансмиттеров МТ-1, МТ-2;

· бесконтактный кодовый путевой трансмиттер (БКПТ), ко­торый применяется в системах кодовой автоблокировки и служит для формирования числовых кодов КЖ, Ж, и 3 с помощью полу­проводниковых приборов и логических элементов.