- •Оглавление Введение
- •8.1. Общие сведения 2
- •14.1. Общие сведения
- •Введение
- •Раздел I элементы автоматики и телемеханики
- •Глава 1. Свойства элементов автоматики, телемеханики и связи
- •1.1. Общие сведения о системах автоматики и телемеханики
- •1.2. Классификация элементов
- •1.3. Характеристики элементов
- •1.4. Датчики
- •1.5. Исполнительные элементы
- •Глава 2. Электрические реле
- •2.1. Общие сведения
- •2.2. Классификация реле
- •2.3. Основные параметры реле
- •2.4. Эксплуатационно-технические требования к реле
- •2.5. Реле железнодорожной автоматики
- •Глава 3. Контактная система электрических реле
- •3.1. Требования к контактам
- •3.2. Виды и конструкция контактов
- •3.3. Замкнутое состояние контактов
- •3.4. Размыкание контактов
- •3.5. Способы искрогашения
- •3.6. Герметизированные контакты
- •Глава 4. Электромагнитные нейтральные реле постоянного ток а
- •4.1. Механическая характеристика реле
- •4.2. Особенности магнитной цепи реле
- •4.3. Тяговая характеристика реле
- •Сила притяжения электромагнита
- •4.4. Растет магнитодвижущей силы электромагнита реле
- •4.5. Нейтральные реле железнодорожной автоматики и связи
- •Глава 5. Переходные процессы в электромагнитных реле постоянного тока
- •5.1. Переходные процессы
- •5.2. Способы замедления и ускорения работы реле
- •Полная проводимость гильзы
- •5.3. Временные диаграммы работы реле
- •6.1. Виды реле
- •6.2. Однополярное реле пл
- •6.3. Комбинированное реле
- •6.4. Временная диаграмма работы поляризованного реле
- •Глава 7. Реле переменного тока
- •7.1. Реле с выпрямителями
- •7.2. Реле непосредственного действия
- •7.3. Индукционные двухэлементные реле
- •Глава 8. Реле зарубежных фирм
- •8.1. Общие сведения
- •8.2. Реле постоянного тока
- •Глава 9. Бесkohtaktkныe реле
- •9.1. Сравнительная характеристика контактных и бесконтактных реле
- •9.2. Бесконтактное магнитное реле
- •9.3. Магнитные элементы с прямоугольной петлей гистерезиса
- •9.4. Элементы релейного действия на негатронах
- •9.5. Элементы релейного действия на оптронах
1.5. Исполнительные элементы
Исполнительные элементы в системах автоматики непосредственно воздействуют на управляемые объекты. На железнодорожном транспорте надо управлять стрелками, светофорами, вагонными замедлителями, шлагбаумами, тормозами поездов и другими объектами. В качестве исполнительных элементов применяют электродвигательные, электромагнитные, пневматические и гидравлические приводные механизмы.
Электромагнитные механизмы широко распространены и применяются для дистанционного управления, когда требуются значительные усилия для перемещения в пространстве каких-либо частей управляемого объекта. При этом используются электродвигатели постоянного и переменного тока. Электродвигатель соединяется с объектом через механический редуктор.
Электропривод (рис. 1.15) содержит электродвигатель 1 постоянного или переменного тока, вал 2 которого связан с промежуточным валом 4 с помощью первой ступени редуктора (шестерни 3, 12 и фрикционное сцепление 13). Вторая ступень редуктора (шестерни 5 и 11) связывает вал 4 и главный вал 6 с рабочей шестерней 7. Последняя посредством зубчатой передачи взаимодействует с шибером 8, в результате чего вращение главного вала преобразуется в поступательное движение шибера. С помощью рабочих тяг 9 шибер связан с остряками 10 стрелочного перевода, которые перемещаются вместе с перемещением шибера.
Электромагнитные механизмы (клапаны, задвижки, муфты, контакторы) применяют, если требуются незначительные усилия и небольшие перемещения. Когда привод должен создавать большие силы и значительные перемещения, часто используют пневматические и гидравлические механизмы. Их достоинствами являются простота и надежность конструкции, отсутствие сильных ударов и невысокая стоимость.
Пневматический вагонный замедлитель используют для торможения вагонов при спуске их с горба сортировочной горки. Замедлитель содержит тормозной цилиндр 2 (рис. 1.16), рычаги 3 и 7, две тормозные балки 4 с укрепленными на них тормозными шинами 5. При подаче сжатого воздуха в цилиндр с помощью штока 1 рычаги 3 и 7 раздвигаются и тормозные шины, сближаясь, плотно прижимаются к боковым поверхностям колеса 6.
Глава 2. Электрические реле
2.1. Общие сведения
Электромагнитное реле появилось во второй половине XIX века после изобретения электромагнита. Само слово "реле" — французское relais и означает "пункт перегрузки", "место смены лошадей". Выбор этого термина отражает тот факт, что реле - элемент, переключающий внешние цепи нагрузки.
Теперь мы можем сказать, что изобретение реле явилось важным событием в истории развития техники и по своему значению сравнимое с последующим изобретением транзистора. С помощью реле появилась возможность создавать сложные автоматические системы управления и возможность эффективно управлять объектами на расстоянии. Это в свою очередь вызвало развитие теории автоматического управления, теории релейных схем и дискретных устройств. На реле были построены первые вычислительные устройства и машины. Таким образом, именно изобретение электромагнитного реле положило начало сегодняшнему высокому уровню развития средств автоматизации.
Элементом релейного действия, или реле называется элемент автоматики, имеющий выходную характеристику (рис. 2.1), называемую релейной. Ее особенностью является скачкообразное изменение выходной величины у при непрерывном изменении входной величины х. В этом состоит отличие реле от других элементов (усилители, двигатели, трансформаторы и др.), у которых выходная величина изменяется плавно, непрерывно. Реле еще называют дискретным элементом, так как его состояние меняется скачком, дискретно.
Реле имеет два состояния. Состоянию "Выключено" соответствует значение у = увыкл, состоянию "Включено" - у = увкл.
Если х = 0, то реле обесточено и у = увыкл (точка а). С увеличением значения х выходная величина у до определенного предела не изменяется. При х = х реле срабатывает и величина у, изменяясь скачкообразно, принимает значение увкл (точка b). При дальнейшем увеличении х значение у не изменяется. В случае уменьшения величины х и достижения значения х = хвыкл происходит обратный скачок, реле обесточивается и у = yвыкл (точка с). При дальнейшем уменьшении х до нуля значение у не изменяется.
Таким образом, реле является двоичным (двухпозиционным) элементом, обладающим свойством гистерезиса, так как хвыкл < хвкл. Данная характеристика является идеальной. В некоторых случаях у реальных элементов релейная характеристика отличается тем, что ее отрезки не строго параллельны осям х и у или не строго прямые линии.
Электромагнитное реле постоянного тока (рис. 2.2) состоит из электромагнита и контактной системы. Обмотка 6 служит для создания магнитного потока Ф и располагается на сердечнике 1. Путь для магнитного потока (магнитопровод) образуют сердечник 1, ярмо 2, якорь 4 и воздушный зазор 5. На ярме крепятся контактная система 3 и якорь. Якорь является подвижной частью магнитопровода и служит для механического воздействия на контакты. Контактная система, переключающая внешние цепи (нагрузки Rн1, и Rн2), состоит из трех упругих пружин с укрепленными на них контактами. Пружина О общего контакта механически связана с якорем. Нижний контакт Т называется тыловым. Он замкнут, если реле обесточено. Через тыловой контакт включается нагрузка Rн1, которая нормально должна быть включена (например, красная лампа входного светофора на станции). Верхний контакт Ф называется фронтовым. Он разомкнут, если реле обесточено. Через фронтовой контакт включается нагрузка Rн2, которая нормально должна быть выключена (например, зеленая лампа светофора на станции).
Принцип действия данного реле — это принцип действия электромагнита. При замыкании ключа S к выводам обмотки подключается источник питания. По обмотке протекает ток и создается магнитный поток Ф. В результате чего якорь притягивается к сердечнику и перемещает вверх пружину О. Размыкается тыловой контакт и замыкается фронтовой. Нагрузка Rн1, выключается, а нагрузка Rн2 включается. При размыкании ключа S и отключении обмотки реле от источника питания якорь возвращается в исходное (отпущенное) состояние под действием силы со стороны упругих пружин Ф и О; размыкается фронтовой контакт и замыкается тыловой. Нагрузка Rн2 выключается, а нагрузка Rн1, включается.
Построим вход-выходную характеристику данного элемента относительно фронтового контакта. Входной величиной x является ток в обмотке реле Iр, а выходной у - ток в нагрузке Iн2. Когда реле
обесточено, Iр = 0, якорь реле отпущен. Поэтому контакт Ф разомкнут и ток в нагрузке равен нулю (точка а) (рис. 2.3, а). В случае увеличения тока в реле и достижения значения, называемого током притяжения Iпр, якорь реле притягивается, контакт Ф замыкается и ток Iн2 возрастает скачкообразно (точка b). Дальнейшее увеличение тока в обмотке реле не влияет на ток нагрузки, который определяется сопротивлением нагрузки Rн2. При уменьшении тока Iр и достижении значения, называемого током отпускания Iотп, реле отпускает якорь, контакт Ф размыкается, и ток в нагрузке становится равным нулю (точка с). Таким образом, мы получили частный случай идеальной релейной характеристики (см. рис. 2.1), в которой увыкл = 0. Релейная характеристика относительно тылового контакта показана на рис. 2.3, б.