Ответы на вопросы по электромонтажной практике

1. В чем заключается количественное (качественное информационное) преобразование входной величины X в выходную величину y? Привести примеры.

• Любая система автоматики, телемеханики и связи состоит из отдельных элементов. Свойства системы зависят как от её структуры, т. е. от способа соединения элементов между собой, так и от свойств самих элементов.

• Элемент автоматики осуществляет некоторое преобразование входной величины Х в выходную величину Y. Это преобразование может быть количественным, качественным или информационным.

• При количественном преобразовании величины Х и Y имеют одинаковую размерность, но отличаются по значениям (амплитуде, частоте и т. п.). К элементам, осуществляющим количественное преобразование, относятся усилители, трансформаторы и др.

• При качественном преобразовании величины Х и Y имеют различную размерность. Это преобразование осуществляют, например, датчики, двигатели, генераторы.

• Информационное преобразование происходит тогда, когда элемент реализует некоторую логическую функцию.

2. Назначение измерительных (управляющих, исполнительных) элементов в системах железнодорожной автоматики и телемеханики. Привести примеры.

• Системы железнодорожной автоматики , телемеханики и связи являются системами передачи и преобразования информации , они построены в основном на логических элементах . В зависимости от выполняемых функций элементы разделяются на начальные (измерительные ) , промежуточные ( управляющие ) и конечные (исполнительные ).

• Измерительные элементы располагаются на входах автоматической системы и реагируют на изменения внешней среды . К ним относятся всевозможные датчики . Например , в системах жд автоматики применяются датчики свободности участков пути от подвижного состава , датчики контроля исправности ламп светофором , положения стрелок и др.

• Управляющие элементы составляют основную массу элементов системы. Они получают сигналы от измерительных элементов и реализуют алгоритм функционирования данной системы.

• Исполнительные элементы осуществляют воздействие на управляемые объекты . К ним относятся электрические двигатели , пневматически двигатели , электромагнитные механизмы и др.

3. Определение реле. Релейная характеристика.

• Реле – элемент автоматики, обладающий релейной характеристикой, т. е. элемент, у которого происходит скачкообразное изменение выходной величины Y при непрерывном изменении входной величины Х (рис. 1). Если X = 0, то реле выключено (Y = 0). При увеличении X величина Y не изменяется, но при X = Хвкл происходит включение реле и значение Y скачкообразно изменяется до величины Yвкл. При дальнейшем увеличении выходной сигнал не изменяется (Y= Yвкл).

• При уменьшении X до значения Хвыкл происходит выключение реле и сигнал Y становится равным нулю. В зависимости от физической природы сигнала X реле классифицируются на электрические, механические, тепловые, оптические, акустические, пневматические и другие. В устройствах железнодорожной автоматики, телемеханики и связи используются в основном электрические реле.

4. Конструкция электромагнитного реле постоянного тока в выключенном (во включенном) состоянии. Принцип действия реле при его включении (выключении).

• Реле состоит из электромагнита и контактной системы. Электромагнит образует воспринимающую часть реле, которая реагирует на входную величину Х (ток в обмотке реле). Контактная система образует исполни- тельную часть реле, которая формирует выходной сигнал Y (ток в цепи нагрузки Rн). На рисунке 2 цифрами обозначены следующие части реле: обмотка 1 служит для создания магнитного потока Ф; сердечник 2 – часть 8 магнитопровода, на которой располагается обмотка; ярмо 3 – часть магнитопровода, на которую крепится якорь 4 и контактная система 5; якорь 4 – подвижная часть магнитопровода, воздействующая механическим путем (посредством контактной тяги 7) на контакты; воздушный зазор 6 – часть магнитной цепи, образующаяся в выключенном состоянии между якорем и сердечником; контактная система 5 служит для переключения цепей нагрузки, антимагнитный штифт 8 предназначен для исключения магнитного залипания якоря. Контакт состоит из упругой контактной пружины, на конце которой закреплена контактная наклепка.

• Различают три вида контактов, образующих контактный тройник. Общий контакт О (см. рис. 2) механически связан с якорем. Тыловой контакт Т является нормально замкнутым, фронтовой контакт Ф является нормально разомкнутым (если реле без тока).

• Принцип действия реле – это принцип действия электромагнита. При замыкании ключа К в обмотке реле (см. рис. 2) протекает ток и создается магнитный поток Ф, который замыкается по цепи: сердечник, ярмо, якорь, воздушный зазор. В результате якорь притягивается к сердечнику и пере- мещает вверх пружину общего контакта. Происходит размыкание тыловых контактов, а потом замыкание фронтовых контактов. После этого включается нагрузка (Rн). Ток в нагрузке возрастает скачкообразно. При выключении ключа К якорь реле отпадает, нагрузка отключается и ток в ней скачкообразно уменьшается до нуля.

• Таким образом, реле работает в соответствии с характеристикой, показанной на рисунке 1. При этом нагрузка, которая должна быть нормально выключена (например, лампа разрешающего показания светофора), подключается через фронтовой контакт, а нагрузка, которая должна быть нормально включена (например, лампа запрещающего показания светофора), подключается через тыловой контакт.

5. Назначение составляющей части реле (обмотки, сердечника, ярма и т.Д.).

• Обмотка - служит для создания магнитного потока Ф; На сердечнике располагается обмотка магнитопровода; ярмо – часть магнитопровода, на которую крепится якорь и контактная система; якорь – подвижная часть магнитопровода, воздействующая механическим путем (посредством контактной тяги) на контакты; воздушный зазор – часть магнитной цепи, образующаяся в выключенном состоянии между якорем и сердечником; контактная система - служит для переключения цепей нагрузки, антимагнитный штифт - предназначен для исключения магнитного залипания якоря. Контакт состоит из упругой контактной пружины, на конце которой закреплена контактная наклепка.

6. Статистическая характеристика управления нейтральным реле.

• Нейтральными называются такие реле, действие которых зависит от величины магнитного поля и не зависит от направления тока в обмотке (рис. 3). Они двухпозиционные, так как их якорь может занимать только два положения.

7. Статистическая характеристика управления поляризованным реле.

• Поляризованными называются электромагнитные реле , работа которых зависит от направления тока в обмотке. Рис 4.

8. Классификация реле (по принципу действия, количеству обмоток и т.Д.).

• В устройствах автоматики , телемеханики и связи на жд транспорте применяются в основном электромагнитные реле. Кроме них , по принципу действия реле бывают

- электродинамические ;

- магнитоэлектрические ;

- индукционные;

- магнитные ;

- полупроводниковые и другие

По количеству обмоток на сердечнике:

-Однообмоточные; -двухобмоточные ; -многообмоточные;

По роду питающего тока электрические реле подразделяются на :

-Реле постоянного тока - реле переменного тока

Реле постоянного тока по характеру их работы в зависимости от направления тока в обмотке делятся на :

-Нейтральные -поляризованные -комбинированные

По способу крепления различают реле :

- штепсельные -нештепсельные

По быстродействию :

- быстродействующие – 0.007 с … 0.04 с - нормальнодействующие – 0.1 … 0.4 с - медленнодействующие – 0.6 … 1.2 с

9. Определение нейтрального (поляризованного, комбинированного) реле.

• Нейтральными называются такие реле , действие которых зависит от величины магнитного поля и не зависит от направления тока в обмотке . Они двухпозиционные , так как их якорь может занимать только два положения.

• Поляризованными называются электромагнитные реле , работа которых зависит от направления тока в обмотке.

• Нейтрально-поляризованные , или комбинированные , реле представляют собой сочетание нейтрального и поляризованного реле с общей магнитной системой и независимыми поляризованным и нейтральным якорями.

10. Что означает шифр реле нмш1 – 1440 (нмш2 – 900, рэл2 – 2400, пмпш,кмш и др.)?

• Реле железнодорожной автоматики и телемеханики имеют специальное условное обозначение (шифр), состоящее из букв и цифр. В большинстве случаев первая буква или сочетание двух первых букв указывает тип реле: Н – нейтральное, П – поляризованное, К – комбинированное, СК – самоудерживающее комбинированное, И – импульсное, ДС – двухэлементное секторное. У реле, предназначенных для использования в схемах автоблокировки, применяются буквы АН – автоблокировочное нейтральное. У малогабаритных реле на втором месте обычно располагается буква М (НМ). Буква Ш обозначает штепсельное исполнение реле, буква Р – реле с разборным болтовым соединением (нештепсельное). Вторая буква М применяется в шифрах медленнодействующих реле (НМШМ). Буквы П, В и Т используются соответственно для пусковых реле, реле с выпрямителями и реле с термоэлементом (НМПШ, ИМВШ, НМШТ). Первые буквы А и О служат для обозначения аварийных и огневых реле (АШ, ОМШ). Условные обозначения некоторых типов реле расшифровываются следующим образом: НМШМ – нейтральное малогабаритное штепсельное медленнодействующее; РЭЛ – реле электромагнитное Ленинградского электротехнического завода (нейтральное малогабаритное штепсельное реле 4го поколения); ПМПШ – поляризованное малогабаритное пусковое штепсельное; ИМВШ – импульсное малогабаритное с выпрямителем штепсельное; АНШ – автоблокировочное нейтральное штепсельное; НРТ – нейтральное нештепсельное с термоэлементом. В шифре реле после букв следует цифра, характеризующая количество контактных групп (НМШ1, НМШ2, НМШ3 и т. д.). Название и обо- значение контактов показано на рисунке 1.

• Цифра 1 означает, что контактный набор у реле содержит 8 контактных тройников (8ФТ – переключающих контактов), цифра 2 – 4ФТ, цифра 3 – 2ФТ и 2Ф (замыкающих контакта), цифра 4 – 4ФТ и 4Ф. Цифры, отделенные дефисом, указывают сопротивление обмоток реле в омах (НМШ2- 640, НМШ1-400 и т. д.). Контакты нейтрального реле обозначаются двумя цифрами. Первая цифра обозначает номер контактной группы (от 1 до 8). Вторая цифра обозначает тип контакта (1 – общий, 2 – фронтовой, 3 – тыловой). В таблице 1 приведены контактные наборы нейтральных реле. В скобках указаны номера существующих контактных групп реле НМШ и РЭЛ.

11. Классификация реле по классам надежности.

• Реле I класса надежности могут применяться в схемах, обеспечивающих безопасность, без контроля их работы (реле НМШ, НШ, HP, ДСШ, РЭЛ и др.).

• Работу реле II класса надёжности (ПМПШ, КМШ) необходимо контролировать (например, схемным путем).

• Реле III класса надёжности (КДР, РПН, РКН и др.) нельзя применять при построении безопасных схем. Эти реле используются в промышленной автоматике.

• У реле I класса надежности с высокой степенью вероятности обеспечивается невозможность ложного замыкания фронтовых контактов при выключенной обмотке. Это достигается при выполнении трёх основных требований: отпадание якоря реле должно происходить под действием силы тяжести якоря; фронтовые и общие контакты не должны свариваться при любых условиях (обеспечивается подбором несвариваемых материалов: общий контакт изготавливается из серебра, фронтовой – из композиционного материала на основе графита); отсутствие магнитного «залипания» якоря (обеспечивается использованием антимагнитного штифта).

• Кроме того, к реле I класса надежности предъявляется еще целый ряд требований: общая тяга на все контакты; наличие герметичного пломбируемого кожуха (обеспечивает отсутствие влияния внешней среды); все некоррозионностойкие металлические детали реле должны иметь противокоррозионные покрытия (оцинкованы или никелированы), неметаллические части реле должны изготовляться из негорючих материалов; реле должно устойчиво работать при температуре от минус 40 до плюс 60 °С и относительной влажности до 95 %; в разомкнутом состоянии сопротивление между контактами должно стремиться к бесконечности, что достигается наличием межконтактного расстояния в пределах 1–3 мм; срок службы реле должен быть не менее 20 лет.

12. Признаки реле первого класса надежности.

• Реле I класса надежности могут применяться в схемах, обеспечивающих безопасность, без контроля их работы (реле НМШ, НШ, HP, ДСШ, РЭЛ и др.).

• У реле I класса надежности с высокой степенью вероятности обеспечивается невозможность ложного замыкания фронтовых контактов при выключенной обмотке. Это достигается при выполнении трёх основных требований: отпадание якоря реле должно происходить под действием силы тяжести якоря; фронтовые и общие контакты не должны свариваться при любых условиях (обеспечивается подбором несвариваемых материалов: общий контакт изготавливается из серебра, фронтовой – из композиционного материала на основе графита); отсутствие магнитного «залипания» якоря (обеспечивается использованием антимагнитного штифта). Кроме того, к реле I класса надежности предъявляется еще целый ряд требований: общая тяга на все контакты; наличие герметичного пломбируемого кожуха (обеспечивает отсутствие влияния внешней среды); все некоррозионностойкие металлические детали реле должны иметь противокоррозионные покрытия (оцинкованы или никелированы), неметаллические части реле должны изготовляться из негорючих материалов; реле должно устойчиво работать при температуре от минус 40 до плюс 60 °С и относительной влажности до 95 %; в разомкнутом состоянии сопротивление между контактами должно стремиться к бесконечности, что достигается наличием межконтактного расстояния в пределах 1–3 мм; срок службы реле должен быть не менее 20 лет.