РЕЛЕ

НАЗНАЧЕНИЕ РЕЛЕ

Развитие техники немыслимо без широкого внедрения автоматических устройств, осуществляющих управление, контроль и защиту различного рода машин и агрегатов. В современных машинах многие процессы протекают очень быстро, и человек не успевает управлять ими без автоматических устройств. Эти устройства позволяют освободить людей от напряженного труда, уменьшить численность обслуживающего персонала.
Одним из широко распространенных средств автоматики является реле, представляющее собой прибор, который под воздействием какого-либо фактора (электрического, теплового, механического и т. д.), достигающего определенной величины, осуществляет скачкообразное изменение процесса, протекающего в управляемой им системе. ( От  французского  слова  relayer  —  сменять, заменять)
На тепловозах применяются реле, управляющие зарядом аккумуляторной батареи, переключающие тяговые электродвигатели с одной схемы соединения на другую, защищающие электрическое оборудование от токов чрезмерной величины и замыканий на корпус тепловоза, дизель тепловоза — от недопустимо высокой температуры воды или пониженного давления смазочного масла, предотвращающие боксование колесных пар, дающие выдержку времени для разграничения отдельных процессов и т. д. К числу наиболее простых по назначению и принципу действия относится реле управления. Это реле представляет собой небольшой контактор с различным числом размыкающих и замыкающих блокировочных контактов   (рис. 205).

Рис. 205. Реле управления

Если замкнуть электрическую цепь катушки, то намагниченный сердечник притянет якорь реле. Якорь поворачивается, обеспечивая включение замыкающих и отключение размыкающих блок-контактов. Реле управления в отличие от контакторов служат для дистанционного управления слаботочными цепями, т. е. цепями, в которых проходят небольшие токи.
На тепловозах применяется целый ряд реле управления. Об их назначении и работе более подробно рассказано при рассмотрении электрических схем управления пуском дизеля и др.

РЕЛЕ ОБРАТНОГО ТОКА

После пуска дизеля тепловоза начинает работать вспомогательный генератор. Его напряжение поддерживается постоянным с помощью регулятора напряжения. Все цепи управления тепловозом при этом могут питаться током от вспомогательного генератора, а аккумуляторная батарея должна быть подключена на заряд.
Ток от вспомогательного генератора в цепи управления тепловоза и на заряд аккумуляторной батареи проходит через специальный контактор, называемый контактором заряда батареи. Включением контактора заряда батареи управляет реле обратного тока.
Реле имеет три катушки: верхнюю — напряжения; среднюю — токовую и нижнюю — дифференциальную (встречную)   (рис.  206).  

Рис. 206. Реле обратного тока

Все  три катушки с помощью своих сердечников установлены на стальном основании, которое крепится к панели реле, изготовленной из изолирующего материала. Якорь реле, представляющий собой подвижную стальную пластину, может поворачиваться на держателе выступающей части сердечника токовой катушки. Нижний конец якоря снабжен подвижным контактом. Неподвижный контакт установлен на изолирующей пластине специального кронштейна. Пружина реле прижимает якорь к сердечнику дифференциальной катушки.
На  панели  реле укреплены  и  резисторы.   Катушка  напряжения    реле последовательное резисторами   включена на выводы вспомогательного генератора,   и ток в ней   пропорционален напряжению генератора.  Токовая  катушка   соединена   последовательно   с якорем   вспомогательного   генератора и батареей. Зажимы дифференциальной катушки    подключены    к плюсовым  выводам  вспомогательного  генератора и батареи. Поэтому ток в ней зависит  от  разности  их  напряжений. Если    напряжение    вспомогательного генератора меньше напряжения батареи, то по дифференциальной катушке  проходит   значительный   ток   и   ее магнитный     поток    создает    усилие, которое совместно с нажатием    пружины удерживает якорь реле обратного тока в выключенном положении. Контакты    реле    разомкнуты.     Контактор    заряда    батареи    выключен. Когда   напряжение   вспомогательного генератора  при  пуске дизеля  становится несколько больше   (на 2—3  В) напряжения батареи, то в дифференциальной   катушке   меняется   направление тока. В катушке напряжения ток возрастает вследствие повышения напряжения вспомогательного генератора. Магнитный поток этой катушки при ослабленном магнитном потоке дифференциальной катушки создает достаточное усилие, чтобы притянуть якорь, и реле срабатывает. Контакты реле, замыкаясь, создают цепь тока катушки контактора заряда батареи. Контактор включается. При этом через токовую катушку проходит ток нагрузки вспомогательного генератора. Размыкающие блокировочные контакты контактора заряда батареи вводят в цепь катушки напряжения реле добавочный резистор для снижения тока в ней и ее магнитного потока. Теперь реле подготовлено к отключению в случае понижения напряжения вспомогательного генератора. Однако при номинальном напряжении вспомогательного генератора реле остается включенным потому, что ослабленный магнитный поток катушки напряжения усиливается магнитным   потоком токовой  катушки.
Когда напряжение вспомогательного генератора снижается и становится ниже напряжения аккумуляторной батареи, то уменьшается ток в катушке напряжения и меняется направление тока в токовой катушке. Магнитный поток токовой катушки теперь дополнительно ослабляет поток катушки напряжения, и создаваемое им усилие становится недостаточным для удержания якоря.Реле отключается и разрывает цепь питания контактора заряда батареи, что приводит к его отключению.
Может быть, контактор заряда батареи  можно  всегда  оставлять включенным? Нет, ни в коем случае нельзя. Если дизель будет остановлен, то вспомогательный генератор окажется включенным на зажимы аккумуляторной батареи. Сопротивление обмоток якоря и добавочных полюсов вспомогательного генератора мало, батарея будет разряжаться током большой величины. Это опасно и для батареи, и для вспомогательного генератора.
В последние годы на тепловозах 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В контактор заряда аккумуляторной батареи заменили полупроводниковым (кремниевым) диодом, пропускающим ток лишь в одном направлении. Поэтому отпала необходимость в применении реле обратного тока. Через диод проходит значительный ток вспомогательного генератора   (до  150 А ), поэтому он снабжен для охлаждения ребристым радиатором, обдуваемым воздухом.

РЕЛЕ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ (ПЕРЕХОДА)

Реле переключения автоматически управляют схемой соединения и ослабления возбуждения тяговых электродвигателей. На каждой секции тепловозов ТЭЗ, 2ТЭ10Л и 2ТЭ10В установлено по два реле переключения — РП1 и РП2.
Реле переключения имеет катушки: напряжения и тока, сердечники которых укреплены на стальной пластине, установленной на панели (рис. 207).

Рис. 207. Реле переключения

К кронштейну реле крепится изоляционная планка с неподвижными контактами. На этом же кронштейне на оси установлен якорь. Якорь по концам несет два подвижных контакта и два плунжера. Подвижные контакты гибкими проводами соединены с зажимами. При обесточенном реле 'его якорь пружиной прижат к токовой катушке. Контакты реле разомкнуты.
Катушка напряжения каждого реле перехода включена последовательно с резисторами на выводы тягового генератора. При таком включении по ней проходит ток, пропорциональный напряжению генератора. Токовая катушка каждого реле перехода включена параллельно одному из участков силовой цепи. Поэтому по катушке проходит ток, пропорциональный току силовой цепи, т. е. генератора.
При трогании тепловоза и в начальный период разгона ток генератора достигает максимальных величин, соответственно напряжение генератора остается относительно низким. Поэтому ток в катушке напряжения реле РП1 будет небольшим, а в токовой катушке — наибольшим. Магнитный поток токовой катушки вместе с пружиной создает усилие, удерживающее притянутым к сердечнику этой катушки нижний плунжер реле. Контакты реле остаются разомкнутыми.
По мере увеличения скорости движения тепловоза ток в силовой цепи уменьшается, а напряжение генератора увеличивается в соответствии с его внешней характеристикой. Поэтому ток в катушке напряжения реле возрастает,   а  в  токовой — уменьшается. При заданной    скорости    тепловоза соотношение токов в катушках реле переключения РП1 становится таким,, что усилие,  создаваемое  магнитным потоком   катушки   напряжения,   преодолевает   сопротивление пружины   реле, а также усилие токовой катушки, притягивает верхний  плунжер  якоря, и  реле срабатывает. Нижние контакты реле замыкают цепь катушек контакторов   первой  ступени   ослабления возбуждения на тепловозе ТЭЗ или группового контактора на  тепловозах 2ТЭ10Л и 2ТЭ10В. Контакторы включаются и замыкают цепь   резисторов первой   ступени   ослабления   возбуждения тяговых электродвигателей тепловоза. В случае понижения скорости движения тепловоза     (например,    на подъеме)  ток в катушке напряжения уменьшится настолько, что ее магнитный поток уже не сможет удержать якорь реле,  токовая  катушка   притянет якорь, и реле отключится, восстанавливая полное возбуждение тяговых электродвигателей.
Когда тепловоз достигает скорости, при которой должен осуществляться переход на вторую ступень ослабления возбуждения тяговых электродвигателей, срабатывает реле РП2, обеспечивая включение второй группы контакторов ослабления возбуждения на тепловозах ТЭЗ или второго группового контактора на тепловозах 2ТЭ10Л и 2ТЭ10В.
В последние годы в тепловозостроении стали применять в качестве реле перехода более простое по конструкции дифференциальное реле. Реле (рис. 208) имеет также две катушки — напряжения и токовую и по принципу действия не отличается от рассмотренного выше реле перехода.
На тепловозах ТЭ1, ТЭ2, ТЭМ1 реле перехода служат для автоматического переключения тяговых электродвигателей с последовательного на последовательно-параллельное соединение и включения контакторов ослабления возбуждения тяговых электродвигателей.

РЕЛЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

В процессе длительной работы тепловоза изоляция токоведущих частей изнашивается. Она может разрушиться, и токоведущие части электрооборудования коснутся корпуса тепловоза, или, как говорят, замкнутся на корпус. При этом вследствие незначительного электрического сопротивления силовой цепи создаются условия для ее короткого замыкания. Большой ток короткого замыкания весьма опасен для генератора, тяговых электродвигателей, соединительных проводов и часто ведет к тяжелым их повреждениям, пожару, угрожает жизни обслуживающего персонала. Реле заземления обеспечивает защиту электрического оборудования силовой цепи тепловоза от замыканий на корпус. Это реле контакторного типа (рис. 209) и по устройству похоже на реле управления.

Рис. 209. Реле заземления

Реле имеет три группы блокировочных контактов, в том числе одну группу мостиковых. Якорь реле удерживается в отключенном положении пружиной. Катушка реле включена в силовую цепь тепловоза. Одним зажимом  катушка соединена с участком силовой цепи, который подходит к минусовым щеткам тягового генератора. Второй зажим соединен с корпусом тепловоза. Блокировочные контакты реле включены в цепь катушек контакторов, замыкающих цепи возбуждения возбудителя и тягового генератора. Если в силовой цепи нет замыканий на корпус, то катушка реле обесточена. Блокировочные контакты реле замкнуты и допускают включение контакторов возбуждения возбудителя и тягового генератора. Как только возникает замыкание силовой цепи на корпус, образуется следующий путь тока: плюсовые щетки генератора, токоведущие части силовой цепи, место замыкания на корпус, провод, соединяющий катушку реле с корпусом, катушка реле и далее на минусовые щетки тягового генератора. Когда сила тока в катушке достигнет 10 А, ее намагничивание становится достаточным, чтобы притянуть якорь. Якорь поворачивается, размыкающие блокировочные контакты разрывают цепь питания катушек контакторов возбуждения. Контакторы возбуждения возбудителя и тягового генератора отключаются. Генератор практически прекращает вырабатывать электрическую энергию, благодаря чему предотвращаются повреждения устройств силовой цепи токами короткого замыкания.
Во включенном положении якорь реле удерживается специальной защелкой и освобождается вручную, для чего необходимо  слегка  защелку   поднять.
Замыкающие блокировочные контакты реле используются для сигнализации о  срабатывании этого  реле на  пультах управления обеих секций тепловоза.
При срабатывании реле заземления должно быть найдено и изолировано место замыкания на корпус. Срабатывание реле заземления может вызываться также пониженным сопротивлением изоляции силовой цепи при попадании воды, круговым огнем на коллекторах тяговых электрических машин и другими причинами.

В начало статьи
<< Назад --------------------------------- Дальше >>