Материал: ShPORA_ATS_ebat

7. Поляризованное реле

Которое реагирует на полярность подаваемого тока.

Работа реле:

При отсутствии тока в катушке в реле имеет место поляризующий магнитный поток, создаваемый постоянным магнитом. Направление магнитного потока. Якорь притянут к одному из полюсных наконечников и надежно удерживается, так как магнитный поток при малом зазоре больше. При подаче тока в катушку создается рабочий магнитный поток. Направление рабочего магнитного потока зависит от направления тока в катушке и от направления витков обмотки. Направление магнитного потока определяется правилом Буравчика. Работа поляризованного реле основана на взаимодействии этих двух магнитных потоков. В одном воздушном зазоре направление поляризующего и рабочего магнитного потока совпадают, а в другом направлены на встречу друг к другу. Якорь притянется к тому полюсному наконечнику, в воздушном зазоре которого направление магнитных потоков совпадает. После выключения тока в катушке рабочий магнитный поток пропадает, а поляризующий остается и удерживает якорь в том положении котором он был до выключения.

Нормальный замыкается когда ток прямой полярности.

Переведенный замыкается когда ток обратной полярности.

6. Поляризованные реле. Устройство и работа, основные параметры, маркировка, условные обозначения на электрических схемах.

Поляризованное реле реагирует не только на значение входного тока, но и на его полярность. Устройство реле рассматривается на примере комбинированного. Комбинированное рле имеет два якоря: поляризованный и нейтральный.

Работа поляризованного реле основана на взаимодействии двух магнитных потоков: поляризующего Ф_п, создаваемого постоянным магнитом, и рабочего Ф_р, образующегося при протекании тока в обмотке. Поляризующий магнитный поток разветвляется по поляризованному якорю. Направление рабочего магнитного потока определяется полярностью тока (направление рабочего магнитного потока можно определить по правилу «буравчика»). При этом в одном воздушном зазоре между якорем и полюсным наконечником магнитные потоки Ф_п и Ф_р направлены в одну сторону (для прямой полярности – в левом) и их действие складывается, в другом воздушном зазоре Ф_п и Ф_р направлены в разные стороны и их действие взаимно компенсируется. Якорь притягивается к тому полюсному наконечнику, где Ф_п и Ф_р направлены в одну сторону. После выключения тока поляризованный якорь остается в прежнем положении, так как в меньшем воздушном зазоре поляризующий магнитный поток больше. При подаче в обмотку реле тока другой полярности поляризованный якорь перебрасывается в другое положение, так как направление рабочего магнитного потока Ф_р меняется на противоположное. Нейтральный якорь ведет себя так же, как и в нейтральном реле, т.е. при пропускании тока любой полярности через обмотку притягивается, а при выключении – отпадает.

Маркировка реле дает информацию о его типе и характеристиках. Она состоит из букв и цифр. Первая буква или сочетание первых двух букв показывает физический принцип действия реле: П – поляризованное, К - комбинированное. Буква М на втором месте – малогабаритное реле. Буква Ш – штепсельное. Например, КМШ – комбинированное малогабаритное штепсельное реле. После буквенного обозначения ставится цифра, показывающая количество контактных групп. Для штепсельных реле:

1 – восемь переключающих контактных групп;

2 – четыре переключающих контактных группы;

3 – два замыкающих и два размыкающих контакта;

4 – четыре переключающих и четыре замыкающих;

5 – два переключающих и два размыкающих.

Следующие после тире цифры – суммарное сопротивление обмоток постоянному току при последовательном включении. Если обмотки могут включаться раздельно (имеют свои выводы) или имеют различное сопротивление, то оно указывается через дробь. Например, 180/0,45.

Обозначение малогабаритных реле автоблокировки начинается с буквы А. Буква М (малогабаритное) в обозначении отсутствует.

Последняя буква у медленнодействующих реле – М, у реле с терморегулятором – Т.

6. Реле переменного тока. Устройство и работа, маркировка и условные обозначения на электрических схемах.

Для питания данного типа реле используется переменный ток. В качестве реле переменного тока в устройствах ж/д автоматики применяются фазочувствительные двухэлементные секторные реле типа ДСШ. Реле состоит из двух магнитных систем (двух элементов: местного и путевого).

Обмотка местного элемента подключена к источнику опорного напряжения. Путевой элемент подключается к рельсовой цепи. Между сердечниками местного и путевого элементов помещается алюминиевый сектор. Он вращается на оси в вертикальном положении и при помощи коромысла и тяги управляет контактами.

Ток местного элемента не меняется. При соответствующем значении тока путевого элемента и определенном значении угла сдвига фаз между ними вследствие взаимодействия переменного магнитного потока местного элемента Ф_м с вихревым током i_п, индуцированным в секторе переменным магнитным потоком путевого элемента Ф_п, образуется вращающий момент. Положительный вращающий момент М и движение сектора вверх происходит только при определенном соотношении фаз между токами путевого и местного элементов (идеальный угол сдвига фаз между токами равен 90⁰, при этом вращающий момнт максимальный).

Сектор перемещается в верхнее положение и общий контакт замыкается с фронтовым. При выключении тока путевого элемента вращающий момент становится равным нулю и сектор опускается. Контакты возвращаются в исходное положение и замыкаются с тыловым.

Маркировка реле дает информацию о его типе и характеристиках. Она состоит из букв и цифр. Первая буква или сочетание первых двух букв показывает физический принцип действия реле: ДС – двухэлементное секторное. Буква М на втором месте – малогабаритное реле. Буква Ш – штепсельное. Например, КМШ – комбинированное малогабаритное штепсельное реле. После буквенного обозначения ставится цифра, показывающая количество контактных групп. Для штепсельных реле:

1 – восемь переключающих контактных групп;

2 – четыре переключающих контактных группы;

3 – два замыкающих и два размыкающих контакта;

4 – четыре переключающих и четыре замыкающих;

5 – два переключающих и два размыкающих.

Следующие после тире цифры – суммарное сопротивление обмоток постоянному току при последовательном включении. Если обмотки могут включаться раздельно (имеют свои выводы) или имеют различное сопротивление, то оно указывается через дробь. Например, 180/0,45.

Обозначение малогабаритных реле автоблокировки начинается с буквы А. Буква М (малогабаритное) в обозначении отсутствует.

Последняя буква у медленнодействующих реле – м, у реле с терморегулятором – Т.

6. Бесконтактные элементы ж/д автоматики. Транзисторный ключ. Достоинства, недостатки.

Наряду с электромеханическими реле в ж/д автоматике. Телемеханике и связи применяются бесконтактные коммутирующие элементы (триггеры, счетчики, регистры, делители частоты и др.).

Основой всех бесконтактных элементов является электронный ключ. Электронный ключ – устройство, которое может находиться в одном из двух устойчивых состояний: замкнутом и разомкнутом. Переход из одного состояния с другое в идеальном электронном ключе происходит скачком под влиянием управляющего напряжения или тока. Переключение с «выключено» на «включено» происходит при достижении входным напряжением порогового значения.

Электронные ключи могут строиться на различных элементах: диодах, биполярных и полевых транзисторах, тиристорах и др. Чаще всего используются транзисторные ключи. Они применяются самостоятельно или в качестве основы для изготовления интегральных микросхем.

Простейшая схема электронного ключа на биполярном транзисторе (транзисторный ключ):

Транзистор имеет три вывода: эмиттер Э, коллектор К и базу Б. Управляющее напряжение подается в данной схеме на базу транзистора. Реакция транзистора определяется его типом (p-n-p, n-p-n) и полярностью управляющего сигнала. Если потенциал базы будет положительным относительно эмиттера (на базу подан +, а на эмиттер -), то транзистор типа n-p-n, работающий в ключевом режиме, будет открыт, сопротивление между коллектором и эмиттером упадет практически до нуля и через транзистор потечет ток. Величина которого определяется напряжением источника питания и сопротивлением нагрузки R_к: Транзисторный ключ открыт.

Если на базу транзистора подан «-» входного напряжения, то транзистор будет закрыт. Сопротивление между эмиттером и коллектором будет иметь большую величину. Ток через транзистор не протекает, и напряжение между коллектором и эмиттером будет практически равно напряжению питания: I = 0, U_вых = E. Транзисторный ключ закрыт.

В связи с микроминиатюризацией электронной техники в системах автоматики и связи широкое распространение имеют интегральные микросхемы. Элементной базой для изготовления цифровых интегральных микросхем являются электронные ключи.

Функциональной основой любых цифровых интегральных микросхем служат так называемые логические элементы, т.е. электронные элементы, выполняющие логические функции.

Логические элементы могут находиться в одном из двух состояний, одно из которых принимают за 1, а другое за 0. Высокий уровень напряжения на входе ил выходе элемента соответствует логической единице, низкий – логическому нулю. Для анализа работы цифровых устройств используются таблицы истинности, показывающие зависимость напряжения на выходе элемента или устройства от напряжения на его входах.

Логические элементы могут выполнять логические функции И, ИЛИ, НЕ. Кроме этого применяются комбинированные элементы И-НЕ, ИЛИ-НЕ.

Элементы Пирса и Шеффера являются комбинированными. Они включают в себя операцию логического сложения или умножения и операцию логического отрицания.

В случаях, когда необходимо иметь элемент с памятью, применяются триггеры. Триггер – устройство. Обладающее двумя устойчивыми состояниями равновесия и способностью скачком переключаться из одного состояния равновесия в другое под действием внешнего импульсного сигнала. Триггеры имеют обычно два выхода (прямой и инверсный ), значения напряжения на которых взаимно обратны (если на - единица, то на - нуль). Число входов триггера определяется его типом.

При отсутствии внешних воздействий триггер находится в одном из двух устойчивых состояний. При подаче соответствующих импульсных сигналов на входы триггер переходит в другое устойчивое состояние.

На рисунке приведена схема RS триггера на логических элементах ИЛИ-НЕ. Он имеет два входа R и S и два выхода и .

Триггеры бывают различных типов. На рисунке приведены условные обозначения в схемах триггеров типов RS, D, T, JK.

Триггер RS. При S = 1, R = 0 триггер устанавливается в единичное состояние При S = 0, R = 1 триггер устанавливается в нулевое состояние Если S = К = 0, триггер не меняет своего состояния. Комбинация S = К = 1 для данного триггера является запрещенной.

Триггер типа D имеет информационный вход D и синхровход С. Состояние триггера в момент подачи синхроимпульса на вход С определяется уровнем входного сигнала на входе D (при D = 1 Q = 1, при D = 0 Q = 0, ).

Триггер типа Т имеет один информационный вход Т. Асинхронный Т триггер переводится в другое состояние каждый раз, когда на вход Т поступает управляющий сигнал.