Характеристика релейного элемента

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 25Следующая ⇒

Минимальная совокупность деталей и связей между ними, имеющая релейную характеристику, т. е. скачкообразно изменяющаявоздействие на выходе (выходах) при поступлении фиксированных воздействий на вход (входы). Припостроении дискретных управляющих устройств.Р. э. рассматривается каких наиболее простая составная часть. Р. э.характеризуются порогом срабатыванииминимальным абсолютным значением возрастающеговходного воздействия, при котором Р. э. изменяет своё состояние и одновременно изменяет воздействие навыходе в соответствии с релейной характеристикой, и порогом отпускания минимальным абсолютнымзначением уменьшающегося входного воздействия, при котором Р. э. возвращается в первоначальноесостояние. Однако некоторые Р. э. могут обладать свойством фиксации, т.е. оставаться в занятом имисостоянии и после снятия воздействия на входе. В этом случае Р. э. возвращается в первоначальноесостояние обычно после подачи воздействия на др. его вход (или воздействия др. знака на тот же вход). Р. э.с фиксацией применяют, например, для реализации памяти вычислительных и управляющих машин.Характеристикой Р. э. служит также его быстродействие, определяемое временем срабатывания ивременем отпускания, или возврата. В современных бесконтактных элементах время срабатывания и времяотпускания достигает несколько нсек. Важные характеристики Р. э. — потребление энергии, масса, занимаемый объём.С конструктивной точки зрения в Р. э. выделяют воспринимающие органы, которые реагируют навнешние воздействия, исполнительные предназначенные для передачи воздействий от Р. э. вовне, промежуточные перерабатывающие и передающие воздействия от воспринимающих органов кисполнительным. Эти органы могут быть или явно выраженными или объединёнными друг с другом. По видуисполнительных органов Р. э. разделяют на контактные, в которых исполнительными органами служатэлектрические контакты, коммутирующие электрической цепи, и бесконтактные (электрические, пневматические и др.), в которых выходное воздействие формируется изменением различных параметроввыходных цепей, например сопротивления, ёмкости, индуктивности, или изменением напряжения, давленияи т. п. в этих цепях. В бесконтактных Р. э. релейная характеристика или органически присуща им (как, например, в Р. э. с прямоугольной петлей гистерезиса, в лампах тлеющего разряда, в тиратронах икриотронах), или же получается в результате соответствующего соединения электрических элементов, которые сами по себе не имеют релейной характеристики (как это, например, имеет место в триггерных Р.э.). Бесконтактные Р. э. обычно значительно меньше контактных по размерам (современная технологияпозволяет, например, изготовлять до 10⁴ полупроводниковых Р. э. на тонкой кремниевой пластинеразмером 4х4, 5 мм), более надёжны в работе, потребляют меньшую мощность и обладают более высоким быстродействием.

Р. э. классифицируют также по многим др. признакам, чаще всего по виду используемых в нихфизических явлений, характеру величин, на которые они реагируют, функциям, выполняемым ими в релейной системе, назначению.

Физическое явление, используемое в Р. э., определяет его принцип действия, конструкции и основныехарактеристики. С этой точки зрения Р. э. разделяют на электрические, действие которых основано наявлениях, вызванных протеканием электрического тока, наличием электрического поля или связанных сэлектрической проводимостью твёрдого тела; механические, в которых используется главным образомизменение размеров твёрдого тела под влиянием тех или иных факторов (к механическим обычно относяттакже гидравлические и пневматические Р. э.); химические, в которых используются преимущественнохимические преобразования, происходящие под воздействием электрического тока; оптические, использующие процессы, происходящие под действием света (подробнее см.рис. 1.4).

По виду физических величин, на которые реагируют Р. э., они делятся на электрические, механические, тепловые, оптические, магнитные и акустические (рис. 1.5). Часто Р. э., которые должны реагировать нанеэлектрические величины, дополняются измерительными преобразователями соответствующих величин. В зависимости от характера изменения физических величинразличают: Р. э. знака величины, реагирующие на определённое значение и знак любой величины; Р. э. увеличения и уменьшения величины; предельные Р. э., реагирующие на изменение данной величины привыходе её значения из заданных пределов; Р. э. соотношения, реагирующие на сумму (разность, отношение, производную, интеграл и т.п.) двух или нескольких величин, воздействующих на входы Р. э. Особое местозанимают импульсные Р. э., получившие распространение в связи с развитием импульсной техники; они реагируют на различные параметры импульсов (продолжительность, крутизнупереднего или заднего фронта, форму, скважность и т. д.).

В зависимости от местоположения в релейных устройствах и выполняемых функций Р. э.подразделяют на воспринимающие, исполнительные и промежуточные. Если воспринимающие элементыпринимают воздействия, поступающие из линий (каналов) связи, то их часто называют линейными.

Функции, выполняемые Р. э., и их назначение в различных областях применения весьма разнообразны.Поэтому их часто классифицируют в каждой области по-разному. Однако можно выделить большую группузащитных Р. э., предназначенных для отключения или изменения режима работы производственных и др.агрегатов в случаях, когда режим становится опасным для них, группы управляющих и контрольных Р. э.автоматических систем, а также логические Р. э., выполняющие функции логических преобразователей ввычислительных и управляющих машинах, дискретных управляющих устройствах и т. п.

Р. э. наиболее широко применяют в технике автоматического управления и технике связи; с ихпомощью можно: управлять большими мощностями на выходах устройств (систем), используя весьмамалые по величине воздействия на входах; выполнять логические операции; путём сочетания различных Р.э. легко образовывать сложные многофункциональные релейные устройства (содержащие десятки и сотнитыс. Р. э.). Многие технические устройства и системы (вычислительные и управляющие машины дискретногодействия, дискретные телемеханические устройства, управляющие системы автоматической телефонии, системы передачи дискретной информации, устройства релейной защиты и др.) целиком или в значительной степени базируются на использовании Р. э.

Рис. 1.4 Классификация релейных элементов по виду физических явлений, используемых для ихдействия.

Рис. 1.5. Классификация релейных элементов по виду физических величин, на которые они реагируют.

Классификация реле

В системах регулирования движения поездов применяются реле, с помощью которых производят различные переключения электрических цепей для осуществления схемных зависимостей между состоянием пути, положением стрелок и показанием сигнала, необходимых для обеспечения безопасности движения поездов.

Реле представляет собой элемент, в котором при плавном изменении входной величины (тока, напряжения) происходит скачкообразное изменение выходной величины (перемещение якоря у контактных реле, изменение внутреннего электрического или магнитного сопротивления у бесконтактных реле). Большое распространение получили электрические контактные реле, в частности, электромагнитные, у которых скачкообразное изменение тока во входной цепи достигается физическим ее разрывом. Такие реле просты и надежны в работе и обеспечивают независимое переключение большого числа выходных цепей. Реле имеет два устойчивых состояния: рабочее (под током), при котором реле возбуждено и якорь его притянут, т.е. замкнуты верхние (фронтовые) контакты; нерабочее (без тока), при котором реле обесточено и якорь отпущен, т.е. замкнуты нижние (тыловые) контакты.

По принципу действия реле СЦБ подразделяются на электромагнитные, у которых при протекании электрического тока по обмотке возникает магнитное поле, которое действует на подвижный якорь, притягивая его к сердечнику и переключая связанные с якорем контакты, и индукционные, которые работают под действием переменного магнитного поля, создаваемого одним элементом реле, с током, индуцированным в подвижном секторе магнитным полем другого элемента.

Рис. 1.6. Устройство реле

В зависимости от рода питающего тока реле могут быть постоянного, переменного и постоянно-переменного тока.

Электромагнитное реле постоянного тока (рис. 1.6, а) состоит из катушки 3, надетой на сердечник 4, ярма 5, подвижного якоря 2 и связанных с ним контактов 1. Катушка, или обмотка реле служит для создания магнитного потока, а сердечник — для его усиления. Ярмо предназначено для получения непрерывного магнитопровода, подвижной частью которого является якорь. При отсутствии тока в катушке реле якорь отпущен, замкнут нижний (тыловой) контакт О—Т. При пропускании тока в катушке создается магнитный поток, сердечник намагничивается и притягивает к себе якорь, в результате чего размыкается контакт О—Т и замыкается верхний (фронтовой) контакт О—Ф. У такого реле якорь притягивается при

прохождении тока по катушке в любом направлении, поэтому это

реле называют нейтральным. Реле, у которого якорь переключается в зависимости от направления прохождения тока в катушке, называется поляризованным. Поляризованное реле (рис. 1.2, б) состоит из сердечника 1, на который надеты катушки 2 и 6, соединенные последовательно, из постоянного магнита 3, поляризованного якоря 5 и связанных с ним контактов 4. Постоянный магнит обеспечивает переключение якоря при изменении направления тока в обмотке реле и удерживает якорь в заданном положении при отсутствии тока в обмотке.

Для пояснения работы поляризованных реле применяют два термина: прямая и обратная полярность постоянного тока. У каждого реле к определенному (основному) выводу катушки подключается плюсовой полюс, а к другому выводу — минусовой полюс источника питания. При таком подключении полюсов источника питания принято считать, что ток в катушке будет проходить всегда от плюсового вывода к минусовому. Такое направление тока в катушке называется п р я м о й п о л я р н о с т ь ю т о к а, а направление тока в катушке реле при подключении к основному ее выводу минусового, а к другому — плюсового полюса источника питания называется о б р а т н о й п о л я р н о с т ь ю т о к а. Например, если на вывод А катушки (см. рис. 1.2, б) подается плюсовой полюс источника питания (+), а на вывод Б — минусовой (–), то направление тока в катушке от вывода А к выводу Б считается прямой полярностью тока. Если же к выводу Б катушки подключен плюсовой полюс источника питания (+), а к выводу А — минусовой (—), то направление тока, протекающего от вывода Б к выводу А, считается обратной полярностью тока. При отсутствии тока в катушках реле якорь под действием потока Фп постоянного магнита (показан штриховой линией) удерживается в том положении, в котором он находился в момент выключения тока. На рис 1.6, б поляризованный якорь занимает левое положение, которое соответствует прохождению в катушках тока прямой полярности, и замыкает нормальный контакт О—Н. При прохождении тока обратной полярности в катушках создается магнитный поток Фк (показан сплошной линией), который имеет направление от вывода Б к выводу А, и под полюсными наконечниками сердечника взаимодействует с магнитным потоком Фп постоянного магнита (показан штриховой линией). В левом зазоре сердечника магнитные потоки направлены навстречу друг другу, т.е. Фк—Фп, в правом — в одну сторону, т.е. Фк+Фп. Якорь поддействием более сильного магнитного поля переключается вправо, замыкая переведенный контакт О—П.

При прохождении тока прямой полярности происходит изменение направления магнитного потока Фк, отчего в правом зазоре магнитный поток Фп вычитается из Фк, а в левом Фп и Фк складываются, как показано на рис. 1.2, б. Вследствие увеличения магнитного поля у левого сердечника якорь переключается к левому сердечнику, замыкая нормальный контакт О—Н.

Включение реле характеризуется напряжением (током) срабатывания, при котором происходит притяжение якоря и замыкание фронтовых контактов. Выключение реле характеризуется напряжением (током) отпускания, при котором происходит отпускание якоря и замыкание тыловых контактов. К конструкции реле предъявляют высокие требования надежно-

сти, долговечности и четкости работы, так как от правильной работы реле зависят безопасность движения поездов и бесперебойное действие систем регулирования движения.

По числу рабочих позиций реле делятся на двух- и трехпозиционные. По числу контактных групп реле бывают одноконтактные (с одной контактной группой) и многоконтактные (с двух-, четырех-, шести- и восьмиконтактными группами), а также одно-, двух и многообмоточные. По времени срабатывания реле подразделяют на: быстродействующие — с временем срабатывания на притяжение и отпускание якоря до 0, 03 с; нормальнодействующие — с временем срабатывания до 0, 2 с; медленнодействующие — с временем срабатывания до 1, 5 с; временные — с временем срабатывания свыше 1, 5 с.

По мощности, необходимой для срабатывания реле (притяжение якоря реле), реле подразделяют на маломощные, у которых мощность срабатывания 1...3 Вт; средней мощности 3...10 Вт; мощные — более 10 Вт.

В эксплуатируемых системах регулирования движения используются в основном ш т е п с е л ь н ы е р е л е, которые отличаются от реле с контактно-болтовым соединением конструкцией и способом включения в схемы.

Маркировка реле

Маркировка реле представляет собой специальное буквенно-цифровое обозначение (шифр). Буквы и цифры в обозначениях реле расшифровываются следующим образом.

Буквы обозначают тип, конструктивные особенности и функциональное назначение реле. Первые буквы в обозначениях реле расшифровываются следующим образом: Н — нейтральное, П — поляризованное, К — комбинированное, И — импульсное, С — с самоудерживающейся магнитной системой, Д — двухэлементное, А — аварийное, О — огневое, Т — трансмитгерное.

В некоторых случаях указанную выше смысловую нагрузку несут сочетания первых двух букв: АН — автоблокировочное нейтральное, СК — с самоудерживающейся магнитной системой, комбинированное, ДС — двухэлементное секторное, АО — аварийное огневое, КД — кодовое.
Вторая или третья буква в названии реле обозначает: М — малогабаритное, П — пусковое, Т — термическое, Г — герконовое, С или П после А — соответственно сигнальное или переездное.

Последняя или предпоследняя буква в названии реле обозначает: Р — нештепсельное, Ш — штепсельное реле.

Буква В после Р или Ш (а в некоторых случаях перед буквой Ш) обозначает реле с выпрямителем. Буква М после Ш обозначает медленнодействующее (на отпускание) реле. Буква У обозначает наличие усиленных контактов реле, т.е. рассчитанных на коммутацию электрических цепей с токами до 15 А в течение длительного времени (более 1 ч). Неусиленные контакты рассчитаны на коммутацию цепей с токами до 6 А. Буквы МБ в конце шифра обозначают реле с магнитной блокировкой.

Приведем примеры буквенных обозначений реле:

HP (КР, ПР, ИР) — нейтральное (комбинированное, поляризованное, импульсное) реле;

НПР (КПР, ППР) — нейтральное (комбинированное, поляризованное) пусковое реле;

ДСР — двухэлементное секторное реле;

ДСШ — двухэлементное секторное штепсельное реле;

НРБ (ИРВ) — нейтральное (импульсное) реле с выпрямителем;

НШ (КШ, ОШ, АШ) — нейтральное (комбинированное, огневое, аварийное) штепсельное реле;
НПШ — нейтральное пусковое штепсельное реле;

СКПШ — комбинированное пусковое штепсельное реле с самоудерживающейся магнитной системой;

НМШ (КМШ, ИМШ, ОМШ) — нейтральное (комбинированное, импульсное, огневое) малогабаритное штепсельное реле;

НМШМ, ОМШМ — нейтральное (огневое) малогабаритное штепсельное медленнодействующее на отпускание реле;

АНШ — автоблокировочное нейтральное штепсельное реле;
НМВШ (АНВШ, ИМВШ) — нейтральное (аварийное, импульсное) малогабаритное штепсельное реле с выпрямителем;

ИВГ — импульсное герконовое реле с выпрямителем;
АСШ — аварийное с стабилитроном штепсельное реле, устанавливаемое на стати вах*;
АПШ — аварийное штепсельное реле, применяемое в питающих установках;
ПМПШМ — поляризованное малогабаритное пусковое штепсельное медленнодействующее на отпускание реле;

КДР — кодовое нештепсельное реле;

КДРШ — кодовое штепсельное реле;

КДРШ-М — кодовое штепсельное медленнодействующее реле;

КДРШ-МБ — кодовое штепсельное реле с магнитной блокировкой;

ТШ — трансмитгерное штепсельное реле.

Цифры, стоящие в шифре реле после букв, обозначают число контактных групп (состав контактного набора) и расшифровываются следующим образом:

1 — восемь переключающих контактов (фронтовой — тыловой),

2—четыре переключающих контакта,

3 — два переключающих и два фронтовых контакта,

4 — четыре переключающих и четыре фронтовых контакта,

5 — два переключающих и два тыловых контакта.

Числа, стоящие в шифре реле после дефиса, обозначают сопротивление обмотки в омах, а у аварийных реле — номинальное рабочее напряжение, на которое рассчитано реле. Если реле имеет две обмотки с разными сопротивлениями, то после дефиса указываются два числа, разделенные знаком дроби.

Малогабаритные реле типа РЭЛ (реле электромагнитные разработки Ленинградского электротехнического завода) имеют отличные от приведенных выше обозначения. Первые буквы в обозначениях реле расшифровываются следующим образом:

Б — нештепсельное реле (штепсельные реле не имеют специального обозначения),

П — поляризованное реле,

А — аварийное реле,

0 — огневое реле,

С — стрелочное пусковое реле,

БП — нештепсельное реле постоянного тока,

БС — нештепсельное стрелочное пусковое реле.
Вторая буква Н обозначает нормальнодействующее реле, последняя буква М — медленнодействующее реле.

Цифры, стоящие в шифре реле типа РЭЛ после букв, обозначают состав контактного набора и расшифровываются следующим образом:

1 — шесть переключающих и два фронтовых контакта,

2 — четыре переключающих контакта,

3 — два переключающих и два фронтовых контакта,

5 — три переключающих и один фронтовой контакт.

Условные обозначения реле

Электрические схемы предназначены для показа фактических взаимосвязей между отдельными участками какого-либо узла, прибора, блока, устройства. Существуют различные виды электрических схем, наибольшее распространение из них имеют структурные, принципиальные, монтажные. Структурные схемы отражают общий принцип действиякакого-либо устройства, прибора, системы в виде отдельных блоков, функциональные связи между которыми показываются в виде линий. Данный тип схем позволяет изучить структуру построения устройства, системы, прибора без детального представления в ней внутреннего содержания отдельных блоков.

Таблица 1-Обозначение обмоток реле

Реле	I и II классы надежности	III класс надежности
Нейтральное
Нейтральное с замедлением на отпускание якоря
То же с выпрямителем
Поляризованное
То же с преобладанием одной полярности		-
Комбинированное
Переменного тока
То же двухэлементное		-

Таблица 2-обозначение контактов

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒