Занятие №3 Реле постоянного тока

Слайд #1

ОАО "РЖД"
Реле постоянного тока

Слайд #2

Реле постоянного тока


Курс лекций Глава 2 стр.9-12
Определение релейного элемента.
Назначение и область применения реле постоянного тока, их классификация. Требования по надежности действия реле.
Нейтральные реле типов НМШ и РЭЛ; устройство, принцип действия, область применения.
Поляризованные (ИМШ) и комбинированные (КМШ), импульсные (ИМШ) и трансмиттерные реле; особенности устройства и действия, область применения.
Бесконтактное реле; характеристика работы и преимущества.

Слайд #3

Общие сведения о 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.
Пост
электрической
централизации

Слайд #4

Реле преобразует электрическую величину (ток, напряжение) в механическую (перемещение якоря), которая снова преобразуется в электрическую величину посредством замыкания или размыкания электрического контакта.


Общие сведения о реле

Слайд #5

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).


Общие сведения о реле

Слайд #6

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 (фр. relais –сменять, заменять) – электромагнитное или
электронное устройство, предназначенное для замыкания или
размыкания электрической цепи.
Электромагнитное реле:
1,2 – контактные пластины;
3 – верхнее плечо якоря;
4 – обмотка;
5 – нижнее плечо якоря.


Общие сведения о реле

Слайд #7

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.
Рабочее состояние
Нерабочее состояние


Общие сведения о реле

Слайд #8

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;
Например: НМШ,АМШ,НМВШ,ОМШ,НМПШ,АШ,ИВГ,КМШ,ПМШ и т.д.


Общие сведения о реле

Слайд #9

По принципу действия реле СЦБ подразделяются на:
индукционные, которые работают под действием переменного магнитного поля, создаваемого одним элементом реле, с током, индуцированным в подвижном секторе магнитным полем другого элемента.
Например: ДСШ.


Общие сведения о реле

Слайд #10

В зависимости от рода питающего тока реле могут быть:
постоянного;
переменного;
постоянно-переменного тока.
Электромагнитное реле постоянного тока
Электромагнитное реле переменного тока
Комбинированное реле


Общие сведения о реле

Слайд #11

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 реле называют нейтральным.
Электромагнитное реле постоянного тока состоит из катушки 3, надетой на сердечник 4, ярма 5, подвижного якоря 2 и связанных с ним контактов 1 (О-общий, Т-тыловой, Ф-фронтовой).


Общие сведения о реле

Слайд #12

Реле, у которого якорь переключается в зависимости от направления прохождения тока в катушке, называется поляризованным. Постоянный магнит обеспечивает переключение якоря при изменении направления тока в обмотке реле и удерживает якорь в заданном положении при отсутствии тока в обмотке.
Поляризованное реле 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.


Общие сведения о реле

Слайд #13

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 прямой полярностью тока, а направление тока в катушке реле при подключении к основному ее выводу минусового, а к другому — плюсового полюса источника питания называется обратной полярностью тока.


Общие сведения о реле

Слайд #14

К конструкции реле предъявляют высокие требования надежности, долговечности и четкости работы, так как от правильной работы реле зависят безопасность движения поездов и бесперебойное действие систем регулирования движения.


Общие сведения о реле

Слайд #15

Общие сведения о реле


К реле I класса надежности относятся
Реле применяются во всех ответственных схемах, обеспечивающих безопасность движения, без дополнительного схемного контроля отпускания якоря реле.
Реле, у которых возврат якоря при выключении тока в обмотке обеспечивается с максимальной гарантией под действием веса якоря.
Реле, для контактных поверхностей которых применяются несвариваемые материалы.
Реле, контактная система которых закрытая.
По надежности действия реле бывают первого (I) и низшего классов надежности. Класс надежности определяется сочетанием следующих основных факторов: наличием гарантии возврата якоря под действием собственного веса при выключении тока в обмотке реле, степенью несвариваемости фронтовых контактов, состоянием контактной системы — открытая или закрытая.

Слайд #16

Реле используют в схемах, непосредственно не связанных с обеспечением безопасности движения поездов (в схемах контроля и индикации). Если такие реле применяют в ответственных цепях, то обязателен схемный контроль притяжения и отпускания якоря реле.


Общие сведения о реле


К реле низших классов относятся
Реле, у которых отпускание якоря гарантируется в меньшей степени и происходит под действием веса якоря и реакции контактных пружин
Реле, у которых возможно
сваривание контактов

Слайд #17

одно-, двух- и многообмоточные


Общие сведения о реле


Число рабочих позиций
трехпозиционные
двухпозиционные
Число контактных групп
одноконтактные
(с одной контактной группой)
многоконтактные
(с двух-, четырех-, шести- и восьмиконтактными группами),

Слайд #18

Общие сведения о реле


По времени срабатывания
реле подразделяются
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

Слайд #19

Общие сведения о реле


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

Слайд #20

В эксплуатируемых системах регулирования движения используются в основном штепсельные реле, которые отличаются от реле с контактно-болтовым соединением конструкцией и способом включения в схемы.


Общие сведения о реле

Слайд #21

Реле СЦБ имеют определенное условное обозначение (маркировку), состоящее из букв и цифр, занимающих определенное место в обозначении. Первая буква или сочетание двух первых букв в обозначении указывает на физический принцип действия реле:
Н — нейтральное, П — поляризованное, К — комбинированное,
СК — самоудерживающее комбинированное, И — импульсное,
ДС — двухэлементное секторное (индукционное реле переменного тока).
Буква М, стоящая на втором месте в условном обозначении штепсельных реле, указывает на малогабаритное исполнение реле.
У реле, предназначенных для использования в автоблокировке, на первом месте стоят две буквы АН:
первая буква А указывает на то, что реле автоблокировочное малогабаритное,
а вторая буква Н — на принцип действия реле (Н – нейтральное).
У пусковых реле в условном обозначении имеется буква П, а у реле с выпрямителем — буква В.
Штепсельное соединение реле с другими приборами обозначается буквой Ш.


Общие сведения о реле

Слайд #22

В обозначении медленнодействующих реле присутствует дополнительная буква:
М — обозначает реле с замедлением на отпускание якоря с помощью медной гильзы, Т — реле с замедлением на срабатывание с помощью термоэлемента.
У некоторых типов реле эта система обозначений не выдерживается. Так, в обозначении аварийных и огневых реле (АСШ, ОМШ) первая буква характеризует назначение реле: АСШ - аварийное сигнальное штепсельное; ОМШ - огневое малогабаритное штепсельное.


Общие сведения о реле

Слайд #23

После указанных букв ставится цифра, характеризующая число контактных групп (НМШ1, АНШ2, НМПШ3 и т.д.).












Второе число, отделенное дефисом, обозначает сопротивление обмотки реле постоянному току в омах (НМШМ2—640, НМПШ2—400 и т.д.).
Наличие восьми контактных групп на переключение 8 фт
(Ф – фронтовой, Т – тыловой контакт)
Обозначает 4 полных тройника и 4 фронтовых контакта
(4 фт, 4 ф)
Наличие двух тройников на переключение и двух тыловых контактов (2 фт, 2 т)
Наличие четырех контактных групп реле (4 фт)


Общие сведения о реле


Наличие восьми контактных групп на переключение 8 фт
(Ф – фронтовой, Т – тыловой контакт)
1
2
3
5
4

Слайд #24

Реле постоянного тока по принципу действия являются электромагнитными, а по конструкции подразделяются на следующие типы: нейтральные реле НМШ, НШ, АНШ. Это двухпозиционные реле с одним якорем, который притягивается к полюсам катушек при прохождении через них постоянного тока в любом направлении, т.е. реле нейтральны к полярности постоянного тока.
Все эти реле относятся к 1 классу надежности и могут быть нормально- и медленнодействующими.
Реле НМШ предназначены для осуществления электрических зависимостей в устройствах автоматики и телемеханики.


Реле постоянного тока


НМШ
ИМШ
КДР

Слайд #25

Якорь двумя тягами 9 управляет контактной системой. Фронтовые контакты Ф-1 изготавливают из угля с серебряным наполнением, а общие О 11 и тыловые Т 10 — из серебра. Такое сочетание материалов исключает сваривание фронтовых контактов с общими при пропускании по ним тока значительной величины.


Реле постоянного тока


Нейтральное малогабаритное штепсельное реле типа НМШ состоит из: сердечника 4 с надетыми на него катушками 5 и 6, Г-образного ярма 2 и якоря 7 с противовесом 3. Бронзовый упор 8 на якоре исключает его залипание, так как он препятствует касанию якоря в притянутом положении к полюсу сердечника 4.
Условное обозначение нейтрального реле и его контактов постоянного тока

Слайд #26

Электромагнитные малогабаритные реле разработаны на базе унифицированной конструкции реле РЭЛ для замены реле НМШ, НМ. Эти реле относятся к реле I класса надежности и предназначены для работы в составе аппаратуры СЦБ, обеспечивающей безопасность движения поездов.
Промышленность изготавливает следующие типы штепсельных электромагнитных реле без выпрямительной приставки:
РЭЛ1, РЭЛ2, С2 — нейтральные нормально действующие;
РЭЛ1М, РЭЛ2М — нейтральные медленно действующие.


Реле постоянного тока

Слайд #27

На якоре прикреплена бронзовая пластина 4, которая обеспечивает зазор между якорем и обоими сердечниками. Для утяжеления якоря имеются два груза 3, которые закреплены на якоре изгибом планки 7.
Контактная система содержит восемь независимых контактов. Каждый переключающий контакт состоит из фронтового 8, подвижного 9 и тылового 10 контактов. Контактная система выполнена в виде отдельного узла, закрепленного на ярме. Контакты размещены в один ряд. Реле закрыто прозрачным колпаком и запломбировано.


Реле постоянного тока


Реле РЭЛ имеет две независимые обмотки 2, каждая из которых состоит из двух катушек, расположенных на разных сердечниках. Магнитная система реле разветвленная, содержит якорь 5, ярмо 1 и два сердечника 11, на каждом из которых расположено по две катушки. Якорь закреплен на ярме при помощи скобы 6 и может свободно поворачиваться при работе реле.

Слайд #28

Поляризованные импульсные реле нашли широкое применение в устройствах СЦБ в качестве путевых реле в перегонных рельсовых цепях, так как они обладают высокой чувствительностью и большой скоростью срабатывания от импульсов тока. Импульсные реле в цепях постоянного тока благодаря регулировке положения якоря в магнитной системе могут работать от токов одного направления или токов разных направлений, т.е. обладают избирательностью к направлению постоянного тока. В устройствах СЦБ наибольшее распространение получили импульсные малогабаритные штепсельные реле типа ИМШ.


Реле постоянного тока

Слайд #29

Поляризованное реле ИМШ. Оно двухпозиционное, имеет в магнитной системе постоянный магнит (5), под действием которого якорь (3) переключается из одного положения в другое в зависимости от направления тока в обмотке реле.
Реле ИМШ быстродействующее и не относится к реле 1 класса надежности.
Оно предназначено для импульсной работы, их магнитная система может выполняться с нейтральной регулировкой якоря и с регулировкой на преобладание, т.е. с возвращением его в исходное положение при выключении тока.



Реле постоянного тока

Слайд #30

Реле ИМШ состоит из постоянного магнита 2, катушки 3, внутри которой расположен легкий якорь, укрепленный снизу на металлическом основании 8 с подвижными контактами 6, магнитопровод 4 с четырьмя полюсными наконечниками 1 в виде винтов. Детали магнитной системы смонтированы на корпусе 7 и закрыты колпаком с ручкой. Контактная система состоит из контактов неподвижных 5 и подвижных 6. Переключение якоря и контактов происходит при прохождении через катушку импульса тока.


Реле постоянного тока


Условное обозначение импульсного реле и его контактов. Плюсовой вывод обмотки реле и положение контакта Н, замыкающегося при прохождении тока прямой полярности, изображены вертикальной чертой.

Слайд #31

Реле постоянного тока


Условные обозначения комбинированного реле и его контактов.
Реле предназначены для осуществления электрических зависимостей в устройствах автоматики и телемеханики и изготовляются следующих типов: —КМШ-3000, КМШ-750, КМШ-450 — штепсельные (в колпаке), устанавливаются на стативах и в релейных шкафах; —КМ-3000, КМ-450 — нештепсельные (открытые).
Комбинированное малогабаритное реле типа КМШ состоит из двух катушек 1 и 4, надетых на сердечники 2, нейтрального якоря 7 и постоянного магнита 3, с которым связан поляризованный якорь 5. Нейтральный и поляризованный якоря с помощью тяг 6 и 8 переключают контакты.

1
4
2
7
3
5
6
8

Слайд #32

Комбинированные реле КМШ, КШ трехпозиционные с нейтрально поляризованной системой, имеющей один нейтральный (7) и один поляризованный якорь (5). Нейтральный якорь этих реле устроен и работает так же, как и у нейтральных реле, т.е. его переключение не зависит от полярности постоянного тока в обмотке реле. Переключение поляризованного якоря из одного положения в другое у таких реле происходит в зависимости от направления тока в обмотке реле. При возбуждении комбинированных реле первым срабатывает поляризованный якорь, а затем притягивается нейтральный якорь, а при смене полярности тока в обмотке реле происходит кратковременное отпускание якоря. Комбинированные реле по времени срабатывания относятся к нормально действующим.


Реле постоянного тока


5
7

Слайд #33

Кодовые реле КДРШ — двухпозиционные с одним нейтральным якорем, работающим независимо от направления тока в обмотке реле. Эти реле относятся к низшему классу надежности действия, а по времени срабатывания могут быть нормально- и медленнодействующими.
Кодовые реле КДР, КДРШ представляют собой электромагнитные реле постоянного тока облегченной конструкции. В кодовых реле используются три разновидности магнитной системы: неразветвленная с Г-образным ярмом (рис.А), разветвленная с П-образным ярмом (рис.Б) и усиленная разветвленная в медленнодействующих реле.


Реле постоянного тока


рис.А
рис.Б

Слайд #34

При протекании тока через катушку якорь притягивается к сердечнику, пластинка и пружина поднимаются вверх, размыкая и замыкая фронтовые контакты. При выключении тока якорь под действием давления контактных пружин отпадает. Фронтовые контакты размыкаются, а тыловые замыкаются.
Кодовые реле постоянного тока типов КДР и КДРШ электромагнитной нейтральной системы с угловым перемещением якоря предназначены для осуществления схемных зависимостей в устройствах автоматики, телеуправления и телеконтроля.


Реле постоянного тока


Реле типа КДР состоит из круглого сердечника 5 с надетой на него катушкой 4, ярма 6, якоря 3, контактных пружин 1. Переключение контактов осуществляется бакелитовой пластинкой 2, жестко связанной с якорем.

Слайд #35

Реле КДРШ по конструкции аналогичны реле КДР, но имеют штепсельное включение. На базе кодовых реле типа КДРТ сконструированы трансмиттерные реле Т, которые предназначены для передачи сигнальных кодов в рельсовые цепи в устройствах автоблокировки и автоматической локомотивной сигнализации. Трансмиттерное реле ТШ-65В работает от импульсов постоянного тока: U = 12 В, а реле ТШ-2000В работает от импульсов переменного тока напряжением 110 или 220 В. Отличительной особенностью трансмиттерных реле от кодовых является наличие усиленных контактов и их схемной защиты, обеспечивающей бездуговое коммутирование, благодаря чему эти реле более надежны в эксплуатации, чем кодовые реле.


Реле постоянного тока

Слайд #36

Все реле постоянного тока рассчитаны для работы в электрических цепях напряжением 12 или 24 В. Некоторые реле постоянного тока используют для работы в цепях переменного тока. К таким реле относятся реле типа НМВШ и АНВШ, АОШ и ОМШ, АПШ и АСШ, ИМВШ. По принципу действия и конструкции эти реле аналогичны соответствующим типам реле постоянного тока. Отличие состоит в том, что внутри этих реле установлены выпрямительные элементы, которые преобразуют переменный ток в постоянный. В обозначениях этих реле внутри кружочка, изображающего обмотку реле, показывается условное обозначение выпрямительного элемента.
Основными электрическими характеристиками перечисленных типов реле являются: напряжение или ток полного подъема якоря; напряжение переброса поляризованного якоря; напряжение или ток отпускания якоря.


Реле постоянного тока


Реле нейтральное
постоянного тока
общее обозначение
с выпрямительным
элементом

Слайд #37

Бесконтактные реле воздействуют на внешние цепи не в результате механического размыкания и замыкания контактов, а вследствие резкого изменения какого-либо параметра цепи – емкости, сопротивления, индуктивности, величины тока или напряжения.
Бесконтактные реле имеют более длительный срок службы и высокую надежность из-за отсутствия подвижных частей (якорь) и их механического износа, а также из-за отсутствия контактов, которые подвергаются интенсивному разрушению под действием искры и дуги. Отсутствие инерционных подвижных частей определяет также более высокое быстродействие бесконтактных реле и также независимость их работы от положения в пространстве.
Полупроводниковые и электронные реле аналогичны по своему устройству полупроводниковым и электронным приборам. Они имеют всего лишь два состояния: открытое (проводящее) и закрытое (не проводящее).
Бесконтактные реле предназначены для коммутации электрических цепей.


Бесконтактное реле

Слайд #38

1. Назначение реле в системах регулирования движения.
2. Сколько и какие устойчивые состояния имеет реле?
3. Как подразделяются реле СЦБ по принципу действия?
4. Как подразделяются реле СЦБ в зависимости от рода питающего тока?
5. Поясните: реле электромагнитное, реле нейтральное, реле поляризованное.
6. Поясните, что означает прямая и обратная полярность постоянного тока.
7. Поясните, какие требования предъявляются к реле первого класса надежности и их область применения.
8. Дайте классификацию реле по времени срабатывания.
9. Условное обозначение реле. Что означает: НМШМ2-1500, АНШМ2-310,
КМШ-750, КДРШ-1, ИМШ.
Закрепление материала

Слайд #39

Опережающее задание по следующей теме:
Курс лекций Глава 3. стр.13-15
1. Назначение, устройство и принцип действия двухэлементного реле
переменного тока типа ДСШ, условия работы, его достоинства и область
применения.
2. Трансмиттеры; типы, их назначение и принцип действия, область
применения.
3. Условные обозначения реле ДСШ и трансмиттеров и их контактов в
электрических схемах.


Актуализация домашнего задания: Проработка учебной литературы и составление конспекта по характеристикам каждого типа реле. Курс лекций, Глава 2, стр. 9-12. Подготовка к практическому занятию №1, оформление отчетов (ответы на контрольные вопросы).
Реле переменного тока и трансмиттеры