Лабороторная работа №9

Цель работы: изучить назначение и принцип действия реле.

Общие сведения.

Реле́ (фр. relais) — электромеханическое устройство (выключатель), предназначенное для коммутации электрических цепей при заданных изменениях электрических или неэлектрических входных величин. Различают электромагнитные, пневматические и температурные реле.

Существует класс электронных полупроводниковых приборов именуемых оптореле (твердотельное реле), но он в данной статье не рассматривается.

Реле-прерыватель указателей поворота и аварийной сигнализации автомобиля (ВАЗ-2109)

В электронной схемотехнике иногда электронные блоки с функцией переключения цепи по изменению какого-либо физического параметра также называют реле. Например, фотореле, реле контроля фаз или реле-прерыватель указателей поворота автомобиля.

Конструкция и рпинцип действия

Реле повышенного напряжения РПН-018 и РПН-496

Назначение и технические данные. Реле повышенного напряжения предназначено для подачи светового сигнала при повышении напряжения свыше 4000 В. При параллельном соединении тяговых двигателей в режиме тяги оно служит для отключения всех ступеней ослабления возбуждения, а в рекуперативном режиме — для уменьшения независимого возбуждения генератора преобразователя и отключения БВП-5 с выдержкой времени.

На электровозах ВЛЮ до № 1587 постройки ТЭВЗ устанавливали реле повышенного напряжения РПН-018, а начиная с № 1587 взамен него устанавливают реле новой конструкции РПН-496, максимально унифицированное с конструкциями реле: низкого напряжения РНН-497, рекуперации РР-498, реле перегрузки РТ-500 н РТ-502 и реле времени РЭВ-294 *. Технические данные реле следующие:

РПН-018 РПН-493

Номинальное напряжение. В:

катушки......... 3000 3000

контактов........ 50 50

Номинальный ток контактов, А 5 ,5 Сопротивление катушки при температура

20° С, Ом......... 158 480

Ток включения, А...... . 0,218 0,218

Ток отключения, А....... 0,164 0,164

Напряжение срабатывания (с добавочным

резистором), В....... 4000 4000

Напряжение отключения (с добавочным резистором), В......., 3000 3000

Число контактов:

замыкающих ........ 2 2

размыкающих....... 2 I

Провал контактов, мм...... 1,5—2 1,0—1,5

Разрыв контактов, мм...... 2,5—3 2,0—2,5

Нажатие контактов, кгс...... 0,2—0,25 _

* Реле РПН-496, РНН-497, РР-498, РТ-500, РТ-502, РЭВ-294 максимально унифицированы с эксплуатируемыми промежуточными реле РП-472 и РП-473. На электровозах постройки НЭВЗ унифицированные реле устанавливают начинай с ВЛ10-1030,

Рис. 1. Реле повышенного напряжения РПН-018:

1 — панель; 2 — блокировочные контакты: 3 — планка изоляционная: 4 — катушка: 5 — якорь; б — пружина регулировочная:

7 — ярмо

Напряженке переменного тока частотой 50 Гц для испытания изоляции в течение 1 мин, В:

между выводами катушки и ближайшим местом крепления .... 9500 12000

между выводами блокировки и ближайшим местом коеплепия .... 1500 1 500 Масса, кг.......... 3,8 3,2

Регулировка реле. На катушку РПН-018 (рис. 1, 2) подают напряжение постоянного тока 60 В, загем устанавливают ток, равный 0,218 А. Изменяя натяжение пружины, добиваются притяжения якоря к сердечнику, что соответствует напряжению 4000 В при последовательно включенном с реле добавочным резистором. Ток отпадания в этом случае должен быть в пределах 0,164 А, что соответствует напряжению 3000 В. Ток регулировки указан для номинального значения сопротивления /?== 18 000 Ом добавочного резистора. При отклонении сопротивления от номинального значения (в пределах ±10%) ток регулировки пересчитывают.

Реле РПН-496 (рис. 3) на ток включения регулируют также изменением натяжения пружины (разброс уставки ±5°/0). Ток отключения регулируют изменением немагнитного зазора винтом 6. Схема включения реле РПН-496 аналогична схеме включения реле РПН-018 (см. рис. 106). Регулировку реле следует уточнять вместе с добавочным резистором на электровозе по регулировочным характеристикам (рис4. 108). При этом необходимо замерить общее сопротивление /?<,ощ катушек реле РПН-496, РНН-497 и сопротивление добавочного резистора и по характеристике определить ток срабатывания.

Уставку, разрыв и провал контактов реле проверяют при пуске электровоза в эксплуатацию, техническом обслуживании ТО-3 и текущих ремонтах.

Реле буксования

Реле боксования

Для сигнализации машинисту о начавшемся боксовании колесных пар и отключении силовой цепи тяговых двигателей на электровозах 34Е установлены три реле боксования, а на электровозах 53Е установлена система, состоящая из магнитных усилителей и регулирующего блока. Никаких противобоксовочных функций эти аппараты не выполняют, поэтому иногда применяемое наименование их как «противобоксовочная защита» является ошибочным. На рис. 167 показано реле боксования 11СВ1 электровоза 34Е. Это реле имеет две токовые катушки / и 2, которые через добавочный резистор 52ИР включают параллельно зажимам якорей тяговых двигателей.

Обмотка катушек выполнена из эмалированной медной проволоки без изоляции диаметром 0,28 мм и с изоляцией — 0,30 мм. Через катушки проходят два ярма 3, 4 магнитопровода, состоящие из двух отдельных пакетов собранных листов электротехнической стали, отштампованных в виде буквы П. Каждый из пакетов имеет якоря 18 и 19, опирающиеся на призму 17.

К якорям с помощью винтов прикреплены пластины 13 и 14, на которые постоянно действуют пружины 12, стремящиеся повернуть якоря против часовой стрелки. Нижние концы пластин с помощью штифтов соединены с подвижными контактами, помещенными в защитных корпусах 9 и 10. Магнитопровод стальными угольниками 7 прикреплен к плите 5.

Для регулировки воздушных зазоров между якорями 18 и 19 и ярмами 3 и 4 в притянутом положении служат болты 20 и 21 и

в оттянутом положении — болты 22 и 23. Гайками 15 и 16 можно регулировать натяжение пружин 12.

Выводы 24 и 25 обмоток катушек подведены к зажимам, укрепленным на изоляторах 6. Части ярма магнитопровода, находящиеся под катушкой, покрыты изоляцией из эпоксидной смолы.

Для присоединения магнитопровода к заземленным конструкциям служит болт 8, ввернутый в угольник 7. С помощью болтов 21. 23 и гайки 16 реле регулируют таким образом, что якорь 19 притягивается к ярму 3, как только разность токов в катушках достигнет — 0,014 А. Якорь 18 приходит в движение при токе в катушках 0,058 А. Такая настройка достигается болтами 20 и 22 я гайкой 15.

Катушки реле имеют по 1200 витков, сопротивление по 1200 Ом и присоединяются « зажимам якорей тяговых двигателей через добавочные резисторы 52НР с сопротивлением по 14 400 Ом. Элементы их выполнены из проволоки, намотанной на трубки (рис. 1) и заизолированной жаростойким материалом (сопротивления марки Тесла ТРчбЗО). Величина сопротивления элемента (трубки) равна 5100 Ом. Шесть трубок 3 с помощью керамических держателей 4 укреплены на фибровой плите /, защищенной от нагревания асбестовой прокладкой 2. При помощи проводников 6 каждые три элемента соединены последовательно. Проводники, идущие к катушкам реле боксования и зажимам якорей тяговых двигателей, присоединяются к зажимам А и В. Для регулирования величины добавочного сопротивления служит хомутик 5, который

Рис. 1. Реле боксования 11СВ1

соединен с зажимом В и может устанавливаться в разных местах трубки.

Когда частота вращения двух якорей тяговых двигателей, к зажимам которых присоединены катушки реле боксования, одинакова, т. е. напряжение на зажимах якорей равно между собой, по катушкам реле боксования текут равные токи. Так как направление тока в катушках принято разным, то они не создают магнитного потока.

Когда же начинается боксование Одной из колесных пар, то на зажимах якоря, связанного с этой колесной парой, напряжение повышается и соответственно увеличивается ток в цепи катушки реле боксования, соединенной с этим якорем. При разности напряжений на зажимах двух якорей в 220 В±5% магнитный поток, образованный катушками реле боксования, оказывается достаточным, чтобы, преодолев действие на якорь пружины 12, притянуть его к ярму <3-(см. рис. 2). При этом замыкаются блок-контакты в корпусе 10 и в кабину машиниста подается звуковой сигнал.

Если машинист не примет меры к прекращению боксования п оно усилится до величины, при которой разность напряжений на зажимах якорей двух тяговых двигателей достигнет 900 В ±5%, то притянется к ярму 4 якорь 18 и его блок-контакты разорвут цепь промежуточного реле (в схеме электровоза оно обозначено 331), а последнее отключит БВ.

При снятии напряжения с катушек реле или прекращении боксования (уменьшение разности напряжений между якорями тяговых двигателей соответственно до 125 и 260 В) якоря реле под действием пружин 12 возвратятся в оттянутое положение.

Блок-контакты реле боксования рассчитаны на номинальное напряжение 48 В и ток 6 А. Подъем их приблизительно равен 3 мм. Реле весит 10,5 кг.

Элементы добавочного резистора 52ИР к реле боксования рассчитаны на ток 0,1 А. Вес панели с шестью элементами составляет 3,44 кг.

На электровозах 53Е установлены два магнитных усилителя (трансдуктора) ТД1 и ТД2 (рис. 169) и регулирующий блок 510. Магнитный усилитель (рис. 3) состоит из двух замкнутых магнитных сердечников, изготовленных из материала марки РУ76СИ. На этих сердечниках размещены рабочие обмотки и две последовательно соединенные обмотки, подключенные к выводам / и 2. При прохождении тока по катушкам, соединенным с выводами 1 и 2, они создают встречные магнитные потоки Фі и Ф2. На обоих сердечниках имеются также обмотки управления с выводами 3, 4 и 5, 6. Выводы 3, 4 магнитного усилителя ТД1 соединены с диагональю моста, образуемого якорями тяговых двигателей ДЗ, Д2 и резисторами 160, 161; выводы 5, 6 соединены с диагональю моста, образуемого якорями двигателей Д5, Д4 и резисторами 162,163. Выводы обмоток управления магнитного усилителя 7"Д2 соединены последовательно с резисторами 164, 165, включенных параллельно якорям тяговых двигателей Д1 и Д6. Сопротивление каждого из резисто-

Рис. 2. Схема соединения тяговых двигателей, магнитных усилителей и регулирующего блока

Рис. 3. Общая схема включения трансдукторного реле боксования (а) и его принципиальная схема (б)

ров 160—165 составляет 52,7 кОм. Если ни одна из колесных пар электровоза не бок-сует, то напряжение между выводами 3 и 4 для двигателей ДЗ, Д2 ,и между выводами 5 и 6 для двигателей Д5, Д4 равно нулю; величины напряжений между выводами 3 и 4 двигателя Д1 и между выводами 5 и 6 двигателя Д6 равны между собой. В этом случае обмотки управления не создают магнитного потока. Сердечники обмоток оказываются ненасыщенными и рабочие обмотки, подключенные к источнику тока частотой более 1 кГц (к статическому преобразователю постоянного тока в переменный), представляют большое сопротивление' этому току. Когда одна из колесных пар начинает боксовать, то появляется разность напряжений между выводами 3 и 4 или выводами 5 и 6, сердечник насыщается, сопротивление рабочих обмоток переменному току падает и величина этого тока возрастает. При разности напряжений между выводами 3 и 4 или выводами 5 и 6 более 50 В возникает достаточное напряжение между базой и эмиттером транзистора Т

и последний открывает путь току катушки реле R0 ~ 3 по цепи:

::?овод 300, плавкий предохранитель 504, ■ кон-такты блокировочного барабана 0401 главного переключателя, эмиттера-коллектора тран-' :-:стора Т, катушка реле, «земля». Реле замыкает контакты между выводами 8, 9 и 10, 11. В результате образуются цепи: провод 300, :?едохранитель 540, контакты S-T блокировочного барабана 0401,

контакт реле резистора 545, катушка реле 542, его блок-контакты Л-М, «земля» и провод 300, предохранитель 560, контакты реле, контакты Q-R выключателя тока управления 305(306), катушка электромагнитного вентиля 936(937), «земля». При возбуждении катушки реле 542 замыкаются его контакты А-В, через резистор 535(536) начинает проходить ток и из-за падения напряжения на нем приходит в действие зуммер 533(534), сигнализирующий машинисту о начале боксования. После размыкания блок-контактов L-M реле 542 остается некоторое время включенным, так как ток в его катушке поддерживается конденсатором 541. Такая схема осуществляет прерывистую подачу сигнала. При возбуждении электромагнитного вентиля 936(937) начинается подача песка под колеса. При повышении напряжения между выводами 3, 4 или 5, 6 выше

500 В срабатывает реле r1 /, которое своими контактами

размыкает цепи промежуточного реле 331, а оно в свою очередь разрывает цепь удерживающей катушки быстродействующего выключателя и последний выключается.

Напряжение к катушке реле Rl-^ 1 и транзистору Т от

статического преобразователя подается в результате возникновения разности напряжений между точками 16 и 17 моста, образованного рабочими обмотками магнитных усилителей ТД1 и ТД2 и ветвями резистора R\. При этом переменный ток поступает к выпрямительному мосту ВМ, от которого выпрямленный и сглаженный конденсатором С ток идет к реле и транзистору.

Переключатель 595 служит для замещения обмоток магнитного усилителя ТД2 дросселем ТЫ при отключении тягового двигателя Д1 или Д6, когда в одной из встречно-направленных обмоток управлений остается рабочий ток, а в другой он прекращается. Кажущееся сопротивление (импеданс) дросселя ТЫ и рабочей обмотки магнитного усилителя одинаково. Кнопка 596 служит для включения конденсатора Ci при проверке действия системы.

Реле рекуперации.

Реле рекуперации РР-4 и РР-498

Назначение и технические данные. Реле рекуперации служат для автоматического подключения двигателей к контактной сети при равенстве напряжения сети и электродвижущей силы тяговых двигателей в момент входа в режим рекуперативного торможения. На электровозах ВЛЮ до № 1587 устанавливали реле рекуперации РР-4 (рис. 1,2), а начиная с № 1587 вместо него устанав-

Рис. 1. Реле рекуперации РР-4:

/ — блокировочные контакты; 2—-планка изоляционная; 3 — якорь; 4 — катушка; •5 — ярмо; 6 — пружина регулировочная; 7 — панель

Рис. 2. Реле рекуперации РР-498:

' — панель; 2 —катушка; 3 — магнитопровод! 4 — наконечник полюсный; 5 — якорь: в. 7 — шпильки регулировочные; 8 — пружина: 9 —• блокировка

ливают реле РР-498 (рис. 3). Схема включения реле рекуперации РР-498 аналогична схеме включения РР-4. Технические данные реле следующие:

Рис. 3. Регулировочные характеристики реле РР-498

РР-4 РР-498

Номинальное напряжение силовой цепи, В ......... . 3000 3000

Поминальное напряжение блокировочных контактов, В....... 50 50

Номинальный ток контактов, А . . 5 5

Сопротивление катушки при температуре 20° С, Ом........ 920 960

Ток включения реле (с включенным добавочным резистором), А . . . 0,025—0,03 не более 0,1

Ток срабатывания реле при разности напряжений тяговых двигателей в

сети 80—100 В, А....... 0,005—0,0062 0,005-0,000

Число размыкающих контактов . . . 1 2

Разрыв контактов, мм ..... . 2—3 2—2,5

Провал контактов, мм .. . . . . . 1,5—2 1 — 1,5

Напряжение переменного тока частотой 50 Гц для испытания изоляции в течение і мин, В:

силовой цепи........ 9500 12 000

цепи управления ,..... 1500 і 500

Масса, кг........... 2,3 2,85

Принцип действия и регулировка реле. Перед началом рекуперативного режима при включении линейных контакторов якорь реле притягивается к сердечнику из-за появления большой разности напряжений па двигателях и в контактной сети. При этом блокировочные контакты размыкаются. При разности напряжений на двигателях и в контактной сети 80—100 В реле срабатывает, замыкая блокировочные контакты.

При регулировке реле на катушку подают напряжение постоянного тока 60 В, после чего устанавливают ток 0,025—0,03 А для реле РР-4 или 0,04—0,06 А,"но не более 0,1 А для реле РР-498. Регулируя натяжение пружины, добиваются отпадания якоря. На отрегулированном таким образом реле ток срабатывания должен быть в пределах 0,005—0,0062 А для реле РР-4 н 0,005—0,006 А для реле РР-498, что соответствует разности напряжений тяговых двигателей и контактной сети 80—100 В. Токи регулировки указаны при номинальном значении добавочного резистора, поэтому регулировку реле следует уточнять в комплекте с добавочным резистором на электровозе по регулировочным характеристикам (рис. 121). При этом необходимо замерить общее сопротивление катушки реле п добавочного резистора и по характеристике определить ток отпадания. Провал и разрыв контактов реле проверяют при пуске электровоза в эксплуатацию, техническом обслуживании ТО-3 н текущих ремонтах.