demchuk

Вступ

Вивчаючи основні елементи пристроїв автоматики і телемеханіки, особливу увагу потрібно приділити електромагнітним реле, які все ще залишаються основним елементом залізничних пристроїв сигналізації, централізації, блокування. Тому необхідно вивчати принцип дії реле, їхні характеристики, засоби зміни часових параметрів, методи захисту контактів, позначення реле і контактів на схемах.

Для багатьох технологічних процесів використовують дискретні релейні системи управління. Особливістю релейних систем управління є прийом та видача сигналів із ступеневою (релейною) характеристикою. Такі системи вирізняються схемною та програмною простотою, тому що математичний та фізичний зміст сигналів системи є певний рівень напруги – логічна „1”, а відсутність напруги – логічний „0”. Для збору інформації також використовуються датчики із релейною характеристикою, тому що для управління технологічним процесом іноді достатньо знати граничні значення параметрів, а не у всьому діапазоні.

Реле СЦБ I класу надійності будуть продовжувати існувати в експлуатації десятиліттями, виконуючи найважливішу функцію забезпечення безпеки руху поїздів.

Розділ І. Побудова релейно – контактної схеми

Вихідна структурна формула релейно-контактної схеми має вигляд:

(1.1)

Необхідно виконати наступне:

1. Побудувати релейно-контактну схему, що відповідає заданій структурній формулі.

2. Спростити задану структурну формулу контактного кола.

3. Побудувати релейно-контактну схему, що відповідає отриманій спрощеній формі структурної формули контактного кола.

4. Здійснити перетворення спрощеної релейно-контактної схеми з метою одержання еквівалентної по дії схеми, що відрізняється від вихідної наявністю тільки замикаючих (фронтових) контактів.

6. Здійснити перетворення спрощеної релейно-контактної схеми з метою одержання еквівалентної по дії схеми, що відрізняється від вихідної наявністю тільки розмикальних (тилових) контактів.

Розв’язання:

1) Використовуючи основні операції алгебри логіки, було побудовано релейно-контактну схему, що відповідає заданій формулі 1.1. Отриману схему наведено на рисунку 1.1.

Рисунок 1.1 – Схема, що відповідає вихідній формулі

2) Спрощення заданої структурної формули було здійснено за допомогою законів та аксіом алгебри логіки.

Отримуємо спрощену структурну формулу:

(1.2)

3) Використовуючи основні операції алгебри логіки, було побудовано релейно-контактну схему, що відповідає формулі 1.2. Отриману схему наведено на рисунку 1.2.

Рисунок 1.2 – Схема, що відповідає спрощеній формулі

4) а) Для того, щоб отримати схему, що містить тількі фронтові контакти і відповідає схемі, яку зображено на рисунку 1.2, необхідно перетворити формулу 1.2 за допомогою методу інверсії.

Так як при такому перетворенні між полюсами живлення можливе коротке замикання, то в коло включають резистор r. Схему, що містить лише фронтові контакти наведено на рисунку 1.3.

Рисунок 1.3 – Схема, що містить лише фронтові контакти

б) Перетворюємо формулу 1.2 аналогічно, як в попередньому пункті, але з метою виключення зі схеми фронтових контактів.

Схему, що відповідає формулі 1.2 і містить лише тилові контакти наведено на рисунку 1.4.

Рисунок 1.4 – Схема, що містить лише тилові контакти

Розділ ІІ. Побудова часових характеристик реле

Вихідну релейно-контактну схему наведено на рисунку 2.1.

Рисунок 2.1 – Вихідна релейно-контактна схема

Для цієї схеми відомо, що при послідовному вмиканні реле А та Б, а також А та В, обидва реле будуть збуджені. Часові параметри реле И:

- ;

- ;

- ;

- .

Часові параметри реле А, Б, В, Z:

- ;

- ;

- ;

- .

У вихідному стані всі реле знеструмлені. Часову діаграму роботи схеми наведено на рисунку 2.2. Діаграма відображає графічний аналіз роботи схеми протягом 25 с.

Структурні формули живлення реле мають наступний вигляд:

Розділ ІІІ. Побудова механічної та тягової характеристик

Вихідні дані до розрахунку:

• кількість витків реле: W = 2200 вит;

• опір обмотки: R = 35 Ом;

• площа перерізу котушки: S=2,3 м²;

• максимальний повітряний зазор: δ_мах=1,3 м;

• довжина антимагнітного штифта: h=0, 147 м;

• коефіцієнт запасу: Кз=1,7.

Механічну характеристику реле F_м=f() наведено на рисунку 3.1.

Рисунок 3.1 – Механічна характеристика реле

Для розрахунку тягової характеристики використовується формула:

, (3.1)

де I – струм в обмотці реле, А;

W – кількість витків обмотки;

₀ = 410^-7 Гн/м – магнітна проникність вакууму (повітря);

S – площа перерізу сердечника магнитопровіда, см²;

 - повітряний зазор, мм.

Перш за все, необхідно розрахувати робочий струм реле, при якому тягова характеристика буде знаходитися вище , або дорівнювати механічній. Для цього треба обчислити струм спрацьовування й відпускання реле за допомогою формули 3.1. Струм спрацьовування розраховано при опущенному якорі, тобто при  = _max та F_м=250 Н, а струм відпускання при притянутому якорі, тобто при = h та F_м= 531 Н. Значення сили було отримано за допомогою механічної характеристики реле (Рисунок 3.1).

Робочий струм реле можна розрахувати за допомогою формули:

, (3.2)

Тоді робочий струм:

Тепер, за допомогою формули 3.1, для значень повітряного зазору δ, що належать проміжку [h;δ_max] розраховуємо тягову характеристику реле. Результати розрахунку наведено в таблиці 3.1.

Таблиця 3.1. Розрахунок тягової характеристики реле

δ, мм	0,147	0,28	1,00	1,245	1,3
Fэ, Н	56510	15570	1221	787	722

Рисунок 3.2 – Тягова характеристика реле

На рисунку 3.3 зображений сумісний графік механічної та тягової характеристик реле.

Рисунок 3.3 Суміщений графік функцій механічної та тягової характеристик

Тепер розраховуємо часові параметри реле. Спочатку обчислюємо індуктивність реле:

, (3.3)

Індуктивність вимкненого реле:

Індуктивність збудженого реле:

Постійна часу реле розраховується за формулою:

(3.4)

Постійна часу реле при вмиканні:

Постійна часу реле при вимиканні:

Час трогання якоря:

Час зворотнього трогання якоря:

Час руху якоря реле при спрацьовуванні:

Час руху якоря реле при вимиканні:

Час притягування якоря реле:

Час відпускання реле:

Результат розрахунку часових параметрів реле наведено в таблиці 3.2.

Таблиця 3.2. Часові параметри реле

tпр	tтр	tр		Lр	tвід	tтр/	tр/	/	Lр/
0,035	0,027	0,0081	0,031	1,076	0,616	0,61	0,0061	0,272	9,511

Висновок

В цій розрахунково-графічній роботі було побудовано релейно-контактну схему, використовуючи закони та аксіоми алгебри логіки , здійснено спрощення заданої структурної формули та будовано релейно-контактну схему, що відповідає спрощеній формулі. Після цього мною накреслено функціональну схему, відповідно отриманій спрощеній формі структурної формули. Виконано перетворення спрощеної релейно-контактної схеми з метою отримання еквівалентної за дією схеми, але яка відрізняється від вихідної наявністю лише замикаючих (фронтових) контактів. Потім виконано перетворення спрощеної релейно-контактної схеми з метою отримання еквівалентної за дією схеми, але яка відрізняється від вихідної наявністю лише розімкнутих (тилових) контактів.

В другому розділі по заданій релейно-контактній схемі, яка складається з приймаючого реле И, що спрацьовує від імпульсів постійного струму, та чотирьох взаємозв’язаних реле А, Б, В, Z, роботою яких керує реле И, побудована часова діаграма роботи, при подачі на обмотку реле И трьох імпульсів, починаючи з імпульсу.

Потім була побудована тягова характеристика та здійснено розрахунок часових параметрів швидкодіючого електромагнітного реле постійного струму.

Література

1. Сапожников В.В. Теоретичні основи залізничної автоматики і телемеханіки [Текст] / В.В. Сапожников. – М: Транспорт, 1995.

2. Переборова А.С. Теоретичні основи залізничної автоматики і телемеханіки [Текст] / А.С. Переборова. – М: Транспорт, 1984.

3. Сороко В.Н., Разумовський Б.А. Апаратура залізничної автоматики й телемеханіка: (Справочник. В 2-х т. – 2-е изд., перераб. и доп.) [Текст] / В.Н. Сороко, Б.А. Разумовський – М.: Транспорт, 1981.

4. Сороко В.Н., Разумовський Б.А. Апаратура залізничної автоматики й телемеханіка (Справочник) [Текст] / В.Н. Сороко, Б.А. Разумовський – М.: Транспорт 1976.