2.3 Принципова схема керування стрілкою

В цьому розділі, згідно з завданням, необхідно привести схему керування стрілочним електроприводом і описати принцип побудови і роботи.

Двопровідна схема керування

Двопровідна схема керування стрілкою є найбільш поширеною на залізниці, в ній для управління приводом і контролю стану стрілки використовується два проводи. На базі цієї схеми розроблено ряд її модифікацій, в тому числі для гірок і систем ЕЦ промислового транспорту. Схема забезпечує:

- роздільне, маршрутне і місцеве управління;

- перевід вістряків у крайні положення;

- реверсування з крайніх й середнього положення;

- доводження вістряків при зайнятті стрілочної дільниці рухомим складом;

- контроль крайніх положень стрілки;

- контроль взрізу стрілки і візуальний контроль протікання робочого струму.

Схема може виконуватись у різних варіантах:

• з центральним реверсуванням;

• з місцевим реверсуванням;

• з центральним живленням;

• з магістральним живленням.

Основні елементи схеми:

Двопровідна схема керування стрілкою наведена на рисунку 15.

Пускове коло. Нейтральне пускове стрілочне реле забезпечує комутацію робочого і контрольного кіл, підключає до лінійних проводів живлення РМ, РП 220 В та контролює протікання робочого струму.

Поляризоване пускове стрілочне реле ППС змінює напрям струму у робочому колі. Стрілочний комутатор забезпечує перевід стрілки з пульта ДСП. Контактами замикаючого реле 3 і колійного СП у колі збудження НПС перевіряються умови безпеки: не замкненість стрілки і вільність дільниці від рухомого складу. Контакт ППС забезпечує однократно-короткочасний режим роботи пускового кола: відразу після перемикання ППС вимикає НПС від початкового кола живлення. Для держання якоря НПС на час переключення реверсивного реле до моменту зростання струму двигуна передбачене коло уповільнення. На котушці НПС діод Д1 виключає розряд СІ на зовнішні кола. Маршрутне управління здійснюється при замиканні контактів управляючих реле ПУ або МУ.

Робоче коло включає низькоомну обмотку НПС, контакти НПС та ППС, реверсивне реле Р, контакти автоперемикача, двигун та лінійні проводи. За допомогою реверсивного реле Р здійснюється не тільки реверсування роботи привода, але й забезпечується мінімальна кількість проводів в лінійному колі.

Послідовно з реле Р ввімкнено резистор опором 12 000 Ом, який запобігає перевантаженню від робочого живлення. Контактами автоперемикача розмикається робоче коло у кінці переводу.

Контрольне коло. До нього входить загальне контрольне реле ОК, яке контролює цілісність елементів кола та положення стрілки. Це досягнуто за рахунок комбінованої конструкції реле: нейтральний якір забезпечує контроль цілісності, а поляризований – положення стрілки. Трансформатор забезпечує гальванічне розділення між контрольними колами різних стрілок. Конденсатор С2 виключає підмагнічування обмотки трансформатора СКТр постійним струмом від діода ВС, положення якого відносно обмотки ОК змінюється автоперемикачем. Резистор 1000 Ом, ввімкнутий послідовно з діодом, зменшує струм і виключає його пробій при прямому напрямку струму у робочому колі. Справа в тому, що у початковий момент при ввімкнені робочої батареї до ЛІ і Л2 її напруга подається на діод до моменту спрацьовування реле Р, яке вимикає діод.

У вимогах до схеми управління стрілкою вказується на необхідність гальванічного розділення контрольного і робочого кіл. Цю функцію виконують реле НПС та частково реле Р.

Реле ПК і МК використовуються для контролю положення стрілки у схемах ЕЦ. У колі їх вмикання перевіряються три основні вимоги: стрілка має контроль відповідного положення (поляризований контакт (ОК), стрілка повинна знаходитись у цьому положенні (контакт ППС), елементи контрольного кола у робочому стані (фронтовий контакт (ОК).

Реле взрізу ввімкнуте через фронтові контакти ПК і МК.

Суттєвим недоліком двопровідної схеми є можливість з'явлення хибного контролю при переплутуванні лінійних проводів Л1 і Л2. При цьому випрямний діод змінює свою полярність у схемі відносно обмотки контрольного реле. Внаслідок цього воно перемикає поляризовані контакти, але збудження контрольного реле ПК або МК не буде завдяки контакту ППС. Таке схемне рішення запобігає появі хибного контролю, але якщо черговий зробить спробу переводу переведенням комутатора, реле ППС перемкне свій якір і відбудеться контроль положення стрілочного комутатора, а не стрілки. Це вказує на необхідність дотримання інструкцій при експлуатації пристроїв СЦБ.

П’ятипровідна схема керування

Експлуатація двопровідної схеми виявила такі недоліки:

- встановлення у колійній коробці реверсивного реле знижує надійність схеми і ускладнює технічне обслуговування;

- двигун постійного струму має ненадійну, досить складну конструкцію, потребує ретельного обслуговування;

- швидкість обертання двигуна залежить від напруги живлення, що приводить до відбою вістряків від рамних рейок;

- колекторний вузол електродвигуна створює умови для з'явлення випрямлювального ефекту;

- стрілки, що знаходяться на значному віддаленні від посту ЕЦ, потребують дублювання жил, що призводить до різкого зростання вартості системи централізації.

Більша частина перерахованих недоліків обумовлена використанням двигуна постійного струму, тому у п'ятипровідній схемі за основу була взята двопровідна з деякими змінами, внаслідок використання асинхронного електродвигуна.

Переваги п’ятипровідної схеми керування стрілкою:

- підвищилась дальність управління без дублювання жил за рахунок зменшення струму в лінії;

- схема управління має центральне реверсування, завдяки чому зменшилась кількість реле і підвищилась надійність (на полі реверсивне реле відсутнє);

- швидкість обертання ротору електродвигуна асинхронного типу практично не залежить від зміни напруги живлення, тому відбій вістряків на ближніх до поста стрілок не має місце;

- асинхронний двигун не потребує значних витрат праці технічного персоналу, його обслуговування просте.

Недоліки п'ятипровідної схеми:

- менший, у порівнянні з двигуном постійного струму, початковий обертаючий момент;

- квадратична залежність обертаючого моменту від напруги;

- значна кількість лінійних проводів у схемі.

Крім цього, виникає проблема контролю протікання робочого струму, бо типового реле для подібної задачі у пристроях СЦБ не існує.

Схема керування стрілочними електроприводами трьохфазного струму з центральним живленням та центральним реверсуванням приведена на рисунку 13.

На посту ЕЦ розміщуються наступні прилади:

НПС – нейтральне пускове стрілочне реле типу НМПШЗ-І500/220

ППС – поляризоване пускове стрілочне реле типу ПМПУШ -150/150

ОК- контрольне реле типу КМШ-3000

БФК – блок контролю фаз ФК-75

БК – блок трансформаторів БК-75

В електроприводах встановлюються електродвигуни змінного струму МСТ-0.3 або МСТ-0,6 з номінальною напругою 110/190 В. Обмотки двигунів з`єднуються тільки по схемі « Зірка».

Поруч з електроприводом в муфті УПМ-24 розміщюється випрямляючий блок БВС-88-00-00А.

Алгоритм роботи п`ятипровідної схеми керування стрілкою при переведенні в мінусове положення такий:

Пускове коло:

Пускові реле НПС та ППС забезпечують комутацію робочих та контрольних кіл, а реле НПС - також контроль протікання робочого струму електродвигуна при переведенні стрілки.

Після перемикання стрілочної рукоятки спрацьовує нейтральне пускове стрілочне реле НПС з перевіркою вимог ПТЕ.

Після замикання фронтових контактів реле НПС вимикається коло живлення контрольного реле ОК і замикається коло живлення струмом зворотньої полярності реле ППС.

Після перемикання поляризованих контактів реле ППС в переведене положення замикається робоче коло і обривається коло живлення реле НПС, яке не має зовнішнього кола уповільнення, а підживлення забезпечується мідною шпулею, яке необхідно на час перехідного процесу при комутації обмоток електродвигуна .

При замиканні робочого кола відбувається переведення стрілки Функція реверсування повністю забезпечується реле ППС.

Блок БФК типу ФК-75 призначений для блокування реле НПС при протіканні робочого струму по трьом фазам робочого кола під час переведення стрілки , а при відсутності робочого струму в одній з фаз - для зняття блокування з реле НПС , що приведе к розмиканню робочого кола контактами цього реле. В цей блок входять три трансформатори Т1 – Т3 типу РТ-3 , випрямляч типу КЦ 402Д , конденсатор С , діод типу КД 205Д.

Параметри трансформаторів підібрані таким чином, що при протіканні в їх первинних обмотках, ввімкнених у фазні проводи робочого струму, у вторинних обмотках крім основного сигналу наводяться і гармонічні складові. Це обумовлено тим, що при струмі 0.8 А і більше, який протікає по первісній обмотці, відбувається насичення

магнітопроводів і робоча точка характеристики зміщається до нелінійної частини. Внаслідок цього магнітні потоки набувають несинусоідальної форми і з'являються гармонічні складові сигналу на виході.

Сума основних (перших) гармонік сигналів на виходах трансформаторів фазоконтрольного блоку дорівнює нулеві за рахунок їх фазового зсуву на 120^о , часова діаграма фазоконтрольної схеми показана на рисунку 17.

Рисунок 17 - Часова діаграма фазоконтрольної схеми

Найбільшу амплітуду має сигнал третьої гармоніки. Гармонічні складові більш високих порядків не оказують значного впливу на роботу БФК. Напруги третіх гармонік синфазні, тому вони складаються. Синфазність обумовлена тим, що період третьої гармоніки складає третину періоду основного сигналу, а зсув між фазами А, В, С також дорівнює третині періоду коливань 50 Гц. Сумарний сигнал подається через випрямляч на обмотку НПС.

У випадку будь-якого ушкодження, що приводить до зменшення струму однієї або кількох фаз, напруга на виході фазоконтрольного блоку зменшується практично до нуля.

Після переведення стрілки робочі контакти автоперемикача розмикають робоче коло і замикають відповідне контрольне коло. При цьому реле НПС не підживлюється , відпускає свій якір і тиловими контактами підключає реле ОК до лінійних проводів.

Робота контрольного кола аналогічна роботі контрольного кола двопровідної схеми керування стрілкою.

Рекомендована література : 1 стор.134-138.