Типы контактов и требования к ним

Контакты являются исполнительным органом реле. При сраба­тывании реле они замыкают или размыкают электрические цепи.

По форме контактных поверхностей контакты могут быть (ри­сунок 11):

1) точечные (прижимные);

2) линейные (прижимные);

3) плоскостные:

- прижимные;

- врубающиеся;

-

прижимные с притиранием.

По величине разрываемой мощности контакты подразделяются на:

1) маломощные (25 ¸ 35 Вт);

2) усиленные (100 ¸ 150 Вт);

3) мощные (до 1000 Вт).

По выполняемым задачам в управляемой цепи контакты бывают (таблица 2):

а) размыкающие (тыловые – т);

б) замыкающие (фронтовые – ф);

в) переключающие (тройник – фт);

г) переходные (мостовые).

Таблица 2 – Условные обозначения контактов реле на электрических схемах

Маломощные контакты выполняют из серебра и его сплавов, а также из платины, так как окисные плёнки этих материалов являются токопроводящими и их сопротивление мало отличается от сопротив­ления чистых материалов.

Контакты повышенной мощности (усиленные) выполняют из вольфра­ма и смешанных материалов (серебро, уголь), что исключа­ет приваривание контактов.

Мощные контакты изготавливают из меди, угля и металлокера­мических материалов.

Так как контакты являются наиболее ответственными элемен­тами, пере­ключающими электрические цепи, от надёжности работы которых зависит бес­перебойность и безопасность движения поездов, то к ним предъявляется ряд технических требований.

Во-первых, переходное сопротивление должно быть неболь­шим, что дос­тигается применением соответствующих материалов.

Во-вторых, контактные пружины не должны иметь остаточных деформа­ций. С целью обеспечения надёжности замыкания цепи неко­торые контактные пружины на концах разрезают, образуя два или три лепестка.

В-третьих, для обеспечения надёжного размыкания цепи между поверх­ностями контактов в разомкнутом состоянии делают зазор (1-5 мм).

Надёжная работа контактов обеспечивается также созданием соответст­вующего контактного нажатия.

При коммутации мощных цепей должны быть предусмотрены схемы ис­кро- и дугогашения.

Не допускается чрезмерный нагрев контактов. Повышение тем­пературы контактов приводит к увеличению сопротивления контакт­ного перехода, что, в свою очередь, вызывает дальнейший нагрев кон­тактов.

При срабатывании реле должна отсутствовать вибрация, осо­бенно при ударе общего контакта о фронтовой.

Обозначение реле

Применяемые в устройствах железнодорожной автоматики и телемеха­ники реле имеют специальную маркировку (условное наиме­но­вание), состоя­щую из букв и цифр, занимающих определённое мес­то в обозначении.

Первая буква или сочетание двух первых букв в обозначении ре­ле указы­вает на физический принцип действия реле:

Н – нейт­раль­ное;

П – поляризованное;

К – комбинированное;

СК– самоу­держи­вающее комбинированное;

И – импульсное;

ДС – двухэле­ментное секторное (индукционное переменного тока);

А – автобло­кировочное.

Конструкция реле обозначается буквами:

Ш – штепсельное;

Р – с разборным болтовым соединением.

Буква М, стоящая на втором месте в условном обозначении штепсельных реле, указывает на его малогабаритное исполнение. Если на втором месте стоит буква П, то это реле является пусковым; В – ре­ле имеет выпрямитель.

У медленнодействующих реле в обозначении имеется допол­ни­тельная буква М, у реле с замедлением при помощи термоэле­мента – буква Т.

­ После букв ставится цифра, характеризующая контактную сис­те­му штепсельных реле:

1 – реле имеет 8 контактных групп на пере­клю­чение (8 фт);

2 – реле имеет 4 контактные группы на пере­ключе­ние (4 фт);

3 – реле имеет 2 контактные группы на переклю­чение и 2 за­мы­каю­щих контакта (2 фт; 2 ф);

4 – реле имеет 4 кон­тактные группы на переключе­ние и 4 замы­кающих контакта (4 фт; 4 ф);

5 – реле имеет 2 контактные группы на переключение и 2 за­мы­кающих контакта (2 фт; 2 т).

Второе число, написанное в обозначении реле через тире, ука­зы­вает на общее сопротивление обмоток при последовательном их вклю­чении. Если об­мотки включаются раздельно или имеют различ­ное соп­ротивление, то их со­противление указывается дроб­ным чис­лом.

Примеры обозначений реле:

НМШ1-1800 – нейтральное малогабаритное штепсельное реле с контак­тами 8 фт и сопротивлением обмотки 1800 Ом;

ПМПШ-1400 – поляризованное пусковое малогабаритное штеп­сельное реле с сопротивлением обмотки 1400 Ом;

АНВШ2-2400 – автоблокировочное малогабаритное штеп­сель­ное реле с выпрямителем, имеющее контакты 4 фт и сопротивление обмотки 2400 Ом;

НМШМ1-650 – нейтральное малогабаритное медленнодейству­ющее штепсельное реле с контактами 8 фт и сопротивлением обмотки 650 Ом;

КМ-3000 – комбинированное малогабаритное реле с болтовым соедине­нием и сопротивлением обмотки 3000 Ом.

Рассмотренная система обозначений выдерживается не для всех типов ре-ле. Например:

ОМШ – огневое малогабаритное штепсельное реле;

АШ – аварийное штепсельное реле;

КДР – кодовое реле;

КДРТ – кодовое трансмиттерное реле.

Реле постоянного тока

Нейтральные реле

Нейтральные реле (рисунок 12) не реагируют на направление тока в об­мотке. Якорь реле притягивается, переключая контакты при любой полярности тока в обмот­ках, а при выключении тока возвращается в ис­ход­ное состояние.

Нейтральные реле являются двухпозицион­ными, так как якорь мо­жет находиться в двух положе­ниях. Нейтраль­ные реле типа НМШ, АМШ, НШ и НР относят­ся к реле I класса на­дёжности.

К нейтральным реле отно­сятся и кодовые реле типа КДР (рисунок 13). Своё название эти реле по­лучи­ли из-за их приме­не­ния в ко­довой аппара­туре дис­петчер­ской цен­трали­зации временнóго кода.

По надёжности действия ко­довые реле не отвечают требовани­ям, предъявляемым к реле I класса надёжности. От­падание якоря реле осу­ществляется под дейст­вием сил упругости кон­тактных пружин.

При использовании этих ре-ле в схемах, обес­печивающих безо­пас­ность движения поездов, требу­ется обязательный схемный кон­т­роль от­пускания и притяжения яко-ря. Такие реле широ­ко исполь­зу-ют­ся в де­шифраторных ячейках числовой кодовой автоблокировки, в дешиф­раторах автоматической локомотивной сигнализации, в на­бор­ной группе реле маршрутно-ре-лейной централизации и других устройст­вах.

Поляризованные реле

Поляризованные реле реагируют не только на наличие тока в обмотках, но и на его полярность. В отличие от нейтральных реле по­ляризованные реле имеют поляризованный якорь, который переклю­чается из одного положения в другое в зависимости от направления тока в обмотке.

Воспринимающая часть поляризованного реле (рисунок 14) сос­тоит из катушек 1, постоянного магнита 3 и магнитной цепи, вклю­чающей в себя сер­дечник 2 с полюсными наконечниками и якорь 4.

При отсутствии тока в обмотках реле якорь остаётся и удер­жи­вается потоками постоянного магнита 3 в том положении, в ко­то­ром он находился в момент выключения тока. Поток постоянно­го магнита Ф_празветвляется в виде потоков Ф_п1и Ф_п2. При этом благода­ря увели­че­нию воздушного зазора справа и уменьшению его слева магнитный по­ток в левом полюсном наконечнике пре­вышает магнит­ный поток пра­вого полюсного наконечника. За счёт разности магнитных пото­ков DФ_п= Ф_п1- Ф_п2якорь удержива­ется в левом положе­нии.

При включении тока магнитный поток Ф_к, создаваемый ка­туш­ка­ми 1, всегда в одном полюсном наконечнике складывается с пото­ком постоянного магнита 3, а в другом вычитается. Для того чтобы якорь перебросился в правое положение, необходимо по обмоткам ка­тушек 1 пропустить ток такой полярно­сти, чтобы маг­нитные потоки постоянно­го магнита 3 и катушек 1 складывались в правом полюсном наконеч­нике и вычитались в левом. После вы­ключения то-ка якорь ос­та­ется в этом положении, так как теперь по­ток Ф_п2будет превы­шать по­ток Ф_п1.

Поляризованные реле могут быть настроены на два режима ра­боты:

1) двухсторонний с удержанием якоря (рисунок 14);

2) односторонний с магнитным преобладанием (импульсное реле).

Импульсное поляризованное реле в зависимости от регулировки их маг­нитной системы могут работать в каждом из вышеперечислен­ных режимов.

Импульсные путевые реле имеют регулировку с преобладанием и обла­да-ют высокой чувствительностью и быстродействием. По на­дёжности дейст­вия, как и все поляризованные реле, они не отвечают требованиям, предъявляе­мым к реле I класса надёжности.

Импульсное реле, изображённое на рисунке 15, имеет регулировку с пре­обладанием вправо, чтобы его якорь при отсутствии тока в обмот­ке возвращал­ся в исходное положение. Преобладание вправо достига­ется более близким рас-положением правого верхнего 2 и левого ниж­него 3 полюсных наконечни­ков. Магнитный поток Ф_п, создаваемый постоянным магнитом 1, проходит че­рез по-люсные наконечники 2 и 3. Часть магнитного потока проходит также че­рез якорь 4 и воздуш­ные зазоры у правого верхнего и левого нижнего полюс­ных наконеч­ников в виде дополнительного магнитного потока DФ_п. Поэтому маг­нитный поток в правом верхнем и левом нижнем зазорах превышает маг­нитный по­ток в левом верхнем и правом нижнем зазорах, и якорь

занимает пра­вое по-ло­жение. В этом положении он удерживается также дополни­тельным усили­ем, создаваемым плоской пружиной.

Чтобы якорь 4 перебросился в левое положение, необходимо пропустить по обмотке ток такого направления, чтобы магнитный по­ток Ф_к, создаваемый катушкой 5, складывался в левом верхнем и пра­вом нижнем зазорах. За счёт суммарного магнитного потока Ф_п + Ф_к якорь переключается в левое положе­ние. Для срабатывания реле необ­ходимо, чтобы усилие, создаваемое магнит­ным потоком DФ_к, пре­вы­шало усилие, создаваемое магнитным потоком DФ_п и реакцией плос­кой пружины. После выключения тока в обмотке якорь 4 под действи­ем пружины возвращается в исходное состояние.

При другом направлении тока в обмотке магнитный поток Ф_к будет скла-дываться с магнитным потоком Ф_п в правом верхнем и ле­вом нижнем зазо­рах, и якорь реле останется в прежнем положении.

Таким образом, при прохождении тока определённой полярнос­ти якорь импульсного реле действует так же, как и у нейтрального реле. Однако, им­пульсное поляризованное реле работает только от им­пульсов определённой по­лярности и не срабатывает от импульсов другой полярности. Это свойство реле используется в импульсных рельсовых цепях постоянного тока для защиты от тока смежной рель­совой цепи при замыкании изолирующих стыков. В этом случае им­пульсное путевое реле срабатывает только от тока своей рельсовой цепи и не реагирует на ток смежной рельсовой цепи с другой поляр­ностью. Для правильной работы в смежных рельсовых цепях делается чередование полярно­сти сигнального тока.

Комбинированные реле

Комбинированное реле (рисунок 16) представляет собой сочетание нейт­рального и поляризованного реле с общей магнитной системой и имеет два яко-ря: нейтральный 5 и поляризованный 4.

Нейтральный якорь у комбинированных реле устроен и работа­ет так же, как и у нейтральных реле, т. е. якорь притягивается при про­хождении по об­мот-ке 1 тока любой полярности. Переключение поля­ри­зованного якоря проис­ходит в зависимости от напра­вления тока в ка­тушках реле.

К комбинированным относятся также самоудерживающие реле типа СКР и СКШ, которые имеют похожую конструкцию, допол­нен­ную специаль­ной магнитной системой для удерживания нейт­раль­ного якоря в притянутом положении в момент изменения направ­ления тока в основных катушках реле.

Комбинированное реле является трёхпозиционным, так как мо­жет нахо­диться в трёх состояниях: без тока, возбуждено током пря­мой или обратной по­лярности.

Реле переменного тока

Магнитную цепь реле постоянного тока нельзя без переделки использо­вать для переменного тока, так как якорь будет вибрировать или не будет при­тягиваться.

Получение постоянных тяговых усилий, создаваемых обмоткой реле пе­ременного тока можно обеспечить:

1) сочетанием реле постоянного тока с полупроводниковым вы­прямите­лем;

2) специальной конструкцией магнитной цепи.

Второй вариант можно реализовать несколькими способами.

Якорь утяжеляется с целью получения большого момента инер­ции, при котором якорь не успевает отпадать при уменьшении тягово­го усилия.

Можно создать два магнитных потока, сдвинутых по фазе. При переходе одного магнитного потока через нулевое значение величина второго магнитно­го потока достаточна для удержания якоря. Этот ме­тод можно реализовать с помощью двух обмоток, в одну из которых включена ёмкость.

Также широкое применение нашёл метод экранирования части сердеч­ника или полюсного наконечника реле (рисунок 17) медным коль­цом (расщеп­ление магнитного потока с помощью коротко­замкнутого витка). Кольцо, ох­ва­тывая часть сердечника, де­лит маг­нит­ный поток пополам. Маг­нитный поток экраниро­ванной части отстаёт по фазе от маг­нитного потока неэкра­нирован­ной части.

В устройствах железно­дорожной автоматики и теле­механики из реле пе­ременного тока применяют фазочувстви­тельные двухэлемент­ные сек­торные реле типа ДСШ (рисунок 18).

Реле типа ДСШ состоит из двух магнитных систем, называемых элемен­тами. Местный элемент имеет сердеч­ник 3 с катушкой 4, под­ключённой к ис­точнику питания. Путевой элемент содержит сердеч­ник 10 с катушкой 1, кото­рая подключается к рельсовой цепи. Между полюсами сердечников местного и путевого элементов расположен алюминиевый сектор 2, который вращается на оси и при помощи ко­ромысла 5 и тяги 6 управляет контактами 7.

Принцип действия двухэлементного секторного реле основан на взаимо­действии переменного магнитного потока одного элемента с током, индуциру­емым в секторе переменным магнитным потоком другого элемента. В соответ­ствии с законом электромагнитной индук­ции взаимодействие индуцированных токов с магнитными пото­ками создаёт вращающий момент, который действует на сектор. По­ворот сектора ограничивается сверху и снизу роликами 8 и 9.

Вращающий момент пропорционален токам в местном I_м и пу­тевом I_п

элементах и зависит от угла сдвига фаз j между ними.

При соответствующем токе I_п (значение тока I_м не меняется), а также опреде­лённых фазовых соотношениях сектор перемещается в верхнее положение и пе-реключает контакты. При выключении тока I_п или I_м вращающий момент ста­но-вится равным нулю и сектор под действием собственного веса перемеща­ется вниз, переключая контакты обратно. Наибольший вращающий момент реализу­ется при угле сдвига фаз между токами путевого и местного элементов равном 90°.