Теория№17. Аппараты автоматизации процессов управления

Общие сведения об аппаратах автоматизации процессов управления. Реле: рекуперации, ускорения, торможения, перехода, оборотов, регуляторы мощности, регуляторы осевых давлений, контроля защиты, времени, промежуточные, пожарной сигнализации, температурные и терморегуляторы. Бесконтактные реле и датчики в системах защиты цепей и автоматизации процессов управления. Трансформаторы в системах защиты цепей и автоматизации процессов управления. Распределительные щиты (панели управления), вибрационные и бесконтактные регуляторы напряжения, зарядно-выпрямительные блоки

Реле управления. Реле управления предназначены, для включе­ния и выключения отдельных цепей управления и изменения па­раметров цепи (регулировки) (РУ1, РУЗ— РУ8, РУ9).

На тепловозах применяют реле управления типа Р-45М. Име­ются различные модификации этого реле в зависимости от числа и типа контактов. Реле исполняют с двумя видами контактов — пальцевыми и мостиковыми.

Якорь 5 (рис. 84) реле свободно качается на кронштейне б. Когда катушка 3 обесточена, пружина 8 отжимает якорь от сер­дечника 4, при этом контакты размыкаются. Когда катушку об­текает ток, якорь притягивается к сердечнику, преодолевая со­противление пружины, при этом контакты реле замыкаются.

Реле регулируют на необходимое значение тока срабатывания изменением затяжки пружины.

На ряде тепловозов применили вместо описанных выше реле управления электромагнитные реле постоянного тока типа РМ4 многократного действия, выполненные на штепсельных разъемах. Реле имеет четыре размыкающих и четыре замыкающих контак­та, рассчитанных на 110 В и 0, 6 А. Катушка реле рассчитана на напряжение 24—ПО В. Как показала практика, эти реле работа­ют неудовлетворительно.

Взамен реле управления Р45 на тепловозах устанавливают реле типа ТРПУ-1. Питание его может осуществляться постоян­ным током напряжением 24, 75 и ПО В; допустимый ток продол­жительного режима контактов реле 6 А. Реле ТРПУ-1 выпускают с шестью замыкающими и двумя размыкающими контактами и че­тырьмя замыкающими и четырьмя размыкающими. Реле устойчи­во работает при резких колебаниях температуры. Масса реле 0, 6 кг, срок службы 25 лет.

Электромагнитное реле ТРПУ-1 (рис. 85) состоит из скобы (магнитопровода) 10, катушки 8 с сердечником 9, якоря 12, замы­кающих и размыкающих контактов. При прохождении тока по катушке якорь притягивается к сердечнику, и через траверсу 6 происходит замыкание или размыкание контактов. После снятия напряжения пружина 11 устанавливает

Рис. 84. Реле управления:

1 — панель, 2 — основание; 3 - катушка; 4 - сердечник; 5 — якорь; 6 — крон­штейн; 7 — регулировочный винт; 8, 11 — пружины; 9 — неподвижный кон­такт; 10 — подвижной пальцевый кон­такт; 12 — шунт медный.

Рис. 85. Промежуточное реле ТРПУ-1:

1 — пластмассовый корпус; 2 — кожух: 3, 4 — под­вижные пластины замыкающего и размыкающего контактов, 5 — неподвижные пластины контактов; 6 — траверса: 7 — угольник; 8 — катушка; 9 — сер­дечник: 10 —скоба, 11 — пружина; 12 — якорь: 13 — контакты.

якорь в исходное поло­жение, при этом замыкающие контакты размыкаются, а размыкающие замыкаются. Ход якоря ограничивается угольником 7, Кон­такты реле имеют серебряные наплавки.

Рис. 86. Реле перехода:

а — конструкция; б — схема включения, 1 — ярмо; 2 — катушка напряжения; 3, 5 — сердечники; 4 —якорь; 6 —токовая катушка; 7 — неподвижные контакты; 8 — подвижные контак­ты; 9 — ось. 10 — кожух; 11 — пружина; 12 — регулировочный винт; Г — генератор. ДТ — тяговый электродвигатель; ДП — обмотка добавочных полюсов генератора; Т — токовая катушка реле перехода, Н — катушка напряжения; РВ — контакты реле времени; РУ — контакт реле управления; Ш — контакты контактора ослабления возбуждения; R_ш — резистор ослабления возбуждения; R1, R2 — добавочные резисторы

Реле перехода. Реле перехода (РП1, РП2) предназначено для автоматического изменения схемы соединения тяговых электро­двигателей, а также включения и выключения контакторов ослаб­ления возбуждения в зависимости от скорости движения тепло­воза.

На тепловозах применяется электромагнитное дифференциаль­ное реле РД-3010 (рис. 86). На ярме 1 реле П-образной формы укреплены катушки с сердечниками — токовая 6 и напряжения 2, Якорь 4 Г - образной формы поворачивается на оси 9. При обесто­ченных катушках якорь прижимается пружиной 11 к упорному винту 12. Неподвижные контакты 7 реле установлены на изоля­ционной колодке, а подвижные 8 — на якоре. Реле имеет один замыкающий контакт с двойным разрывом. Раствор контактов ре­гулируют перемещением неподвижных контактов, а совпадение центров замыкающихся поверхностей — перемещением подвижных контактов на контакто-держателе. Контактная система закрыта кожухом 10.

Реле перехода имеет катушку напряжения Я, которая через добавочные резисторы включается на напряжение тягового гене­ратора, так что ток в ней пропорционален напряжению тягового генератора, и токовую катушку Т, которая последовательно с добавочным резистором подключается параллельно обмотке добавочных полюсов 1енератора, т. е. ток в ней пропорционален току тягового генератора (рис. 86, б).

Реле срабатывает под воздействием электромагнитного усилия, создаваемого катушкой напряжения, которому противодействуем усилие токовой катушки и пружины.

Катушка напряжения при возрастании тока в ней (напряжения генератора) вызывает срабатывание реле, а токовая катушка при возрастании тока в ней (тока тягового генератора) вызывает отпа­дание реле. Благодаря этому характеристики реле перехода име­ют вид, показанный на рис. 87. На этом рисунке характеристики реле нанесены на внешние характеристики тягового генератора, поскольку срабатывание и отпадание реле происходят в зависи­мости от отношения напряжения и тока генератора.

Верхняя характеристика (рис. 87, а) является характеристикой срабатывания, т. е. в любой ее точке реле срабатывает и остается

Рис. 87. Характеристики реле перехода:

а — зоны срабатывания и отпада­ния; б — переход на ступени ослабления возбуждения; V — напряже­ние генератора; I _г — ток генерато­ра; 1 — срабатывание и отпадание реле при первой ступени ослабле­ния возбуждения; 2 — то же при второй ступени ослабления возбуж­дения

включенным до тех пор, пока не будет достигнута нижняя харак­теристика — отпадания. Таким образом, в зоне I реле всегда вклю­чено, в зоне II реле всегда выключено, а в зоне III, расположен­ной между характеристиками, реле может быть и включено, и выключено в зависимости от того, в какой зоне (I или II) на внеш­ней характеристике работала электропередача до этого. Как вид­но из рис. 87, б, срабатывание реле (включение ослабления воз­буждения, переключение электродвигателей) происходит тогда, когда напряжение генератора приближается к максимальному зна­чению. В результате включения ослабления возбуждения (пере­ключения двигателей) ток генератора скачком увеличивается вдоль гиперболической характеристики.

Схема должна быть настроена так, чтобы при возрастании тока не была достигнута характеристика отпадания. В противном слу­чае реле вновь отпадет, что приведет к обратному уменьшению тока до исходного значения и вызовет повторное срабатывание реле и т. д. Возникает так называемый звонковой режим, когда реле перехода и управляемые им контакторы включаются и вы­ключаются с большой частотой. Этот режим является недопусти­мым, поскольку нарушается нормальная работа электропередачи и обгорают контакты реле перехода и управляемых ими контакто­ров. Наклонные характеристики 1, 2 реле перехода позволяют удобно управлять переходом не только при крайнем положении рукоятки контроллера машиниста, но и на целой группе низших позиций. Однако на низших позициях опасность возникновения звонковой работы возрастает, поскольку интервал между характе­ристиками срабатывания и отпадания реле уменьшается. Чтобы избежать звонковой работы, обычно применяют на низших пози­циях сдвиг характеристики отпадания реле в новое положение, показанное пунктиром на рис. 87, а и б. Кроме того, встречаются случаи, когда звонковая работа возникает из-за того, что при включении ослабления возбуждения или переключении электро­двигателей ток в переходном процессе возрастает больше, чем это определяется по параметрам электрической цепи, т. е. происходит «заброс» тока. В процессе заброса реле может отпасть, что при­ведет к звонковой работе. Это явление наблюдается не только на низших позициях, но и при крайнем положении рукоятки контрол­лера машиниста. Чтобы избежать возникновения звонковой рабо­ты, требуется временно отодвинуть характеристику отпадания реле перехода на период заброса тока генератора (штриховые линии на рисунке).

Регулирование реле перехода, управляющего ослаблением воз­буждения на тепловозе, производится с помощью резисторов в це­пи токовой катушки Ш и в дели катушки напряжения R2+R3 (см. рис. 86), Резистор R2 называется резистором срабатывания: когда реле и контактор Ш выключены, резистор R3 закорочен бло­кировочным контактом контактора Ш. Значение сопротивления резистора R2 определяет положение характеристики срабатыва­ния реле перехода.

После включения ступени ослабления возбуждения в цепи ка­тушки напряжения оказывается введенным полное сопротивление R2+R3; резистор R3 называется резистором отпадания. Регули­руя его значение, определяют положение характеристики отпада­ния, не изменяя положения характеристики срабатывания. На низ­ших позициях часть резистора отпадания закорачивается контак­том реле РУ. Благодаря этому на низших позициях характеристи­ка отпадания оказывается отодвинутой (см. рис. 87, б).

Если необходимо отодвинуть характеристику отпадания вре­менно в случае заброса тока при включении ослабления возбуж­дения, часть резистора R3 закорачивается контактом реле време­ни РВ (например, в схеме тепловозов ТЭ2 и ТЭ1). Это реле полу­чает питание одновременно с контактором ослабления возбужде­ния Ш. После того как реле включится о выдержкой времени, зашунтированная его контактом часть резистора R3 вводится вновь и характеристика отпадания возвращается в нормальное положе­ние, которое определяет точку отпадания реле на данной позиция контроллера машиниста.

Реле времени (РВ1, РВ2). На тепловозах для управления ра­ботой маслопрокачивающего насоса дизеля и для ограничения по времени прокрутки вала дизеля при пуске применяется электропневматическое реле времени (рис 88) типа РВП. Это же реле находит применение «а тепловозе ТЭМ2 для управления перехо­дом на ослабленное возбуждение.

Конструктивно реле (рис. 88, а и б) состоит из магнитопровода 17, катушки 1, якоря 2, пневматической камеры 8, нижней 3 и верхней 5 подвижных систем и двух микропереключателей 16 и 18 типа МП1 с серебряными контактами. При включении реле якорь 2 опускает нижнюю подвижную систему 3, рычат 19 поворачивает­ся и освобождает штифт нижнего микропереключателя 18 мгно­венного действия, чем обеспечивает его включение за счет пружи­ны 20.

Верхняя подвижная система реле времени под действием пру­жины 6 и собственного веса будет опускаться медленно, так как при опускании в пневматической камере 5 над диафрагмой 7, со­единенной с верхней подвижной системой, будет создаваться раз­режение. Это разрежение компенсируется за счет поступления воздуха через отверстия 11, 12 и суконный фильтр 10. Скорость поступления воздуха и скорость опускания верхней подвижной си­стемы будут зависеть от размера входного (дроссельного) отвер­стия 12. Скорость регулируется иглой 13 поворотом регулировоч­ной гайки 14.

На большинстве тепловозов выдержка времени устанавливает­ся 65-60с. В конце своего перемещения верхняя подвижная система рычагом 15 нажимает на штифт микропереключателя 16, и контакты замыкаются, соединяя соответствующие цепи.

Рис. 88. Электропневматическое реле времени типа РВП:

а — продольный разрез; б — схема; 1 — катушка реле; 2 — якорь; 3 — нижняя подвижная система, 4 — скоба, 5 — верхняя подвижная система; 6 — пружина для опускания верхней подвижной системы, 7 — диафрагма, 8 — пневматическая камера. 9 — клапан для выпуска воздуха из пневматической камеры, 10 — суконный фильтр; 11 — атмосферное отверстие: 12 — входное (дроссельное) отверстие пневматической камеры. 13— игла для регулирования сече­ния входного отверстия, 14 — регулировочная ганка; 15 — рычаг управления верхним микро­переключателем, 16 — микропереключатель с выдержкой времени; 17 — магнитопровод. 18 — микропереключатель (без выдержки времени — «мгновенного действия»); 19 — рычаг управ­ления нижним переключателем; 20 — возвратная пружина.

После прекращения питания катушки реле времени верхняя и нижняя подвижные системы под действием возвратной пружины 20 перемещаются в крайнее верхнее положение. Воздух из полости над диафрагмой будет выходить через клапан 9 и суконный фильтр 10. Контакты микропереключателей займут свое исходное положение.

В эксплуатации возможно засорение дроссельного отверстия реле, что приводит к самопроизвольному изменению выдержки времени. Электромагнитные реле времени работают надежно.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

4. Назначение реле управления РУ1

5. Назначение реле времени РВ1, РВ2

6. Масса и срок службы реле типа ТРПУ-1