Схемы управления стрелками (стр. 1 )
 | Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 |
Государственное образовательное учреждение
«Ростовский государственный университет путей сообщения»
Л. Н. Стажарова, В. В. Каменский
СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СТРЕЛКАМИ
Методические указания для самостоятельного изучения
Схемы управления стрелками: Методические указания для самостоятельного изучения. – Ростов н/Д: Рост. гос. ун-т путей сообщения, 2004. – 38 с.
Рассмотрены алгоритмы работы схем управления стрелками и принципы построения схем управления стрелками на станциях. Изложена методика исследования двухпроводной и четырехпроводной схем управления одиночными и спаренными стрелочными переводами с электроприводами постоянного тока и переменного тока. Приведены общие сведения, порядок работы.
Одобрено к изданию кафедрой «Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте» РГУПС и предназначено для студентов специальности 210700/190402, изучающих дисциплину «Станционные системы автоматики и телемеханики». Соответствует программе по этой дисциплине.
Ил. 8. Библиограф.: 4 назв.
Рецензенты: канд. техн. наук, доц. Х. Ш. Кульбикаян (РГУПС); канд. техн. наук, проф. Л. В. Пальчик (РГУПС)
Стажарова Любовь Николаевна
Каменский Владислав Валерьевич
Схемы управления стрелками
Методические указания для самостоятельного изучения
Техническое редактирование и корректура А. И. Гончаров
Подписано в печать 28.12.04. Формат 60х84/16.
Бумага офсетная. Ризография. Усл. печ. л. 2,32.
Уч.-изд. л. 2,22. Тираж 60. Изд. № 000. Заказ № .
Ростовский государственный университет путей сообщения.
Адрес университета: 344038, Ростов-н/Д, пл. Народного ополчения, 2.
Ó Ростовский государственный университет путей сообщения, 2004
1. Общие сведения о схемах управления стрелками
2. Схемы управления стрелочными приводами с электродвигателями постоянного тока
2.1. Двухпроводная схема управления стрелочным электроприводом
2.2. Схема управления спаренными стрелками
2.3. Четырехпроводная схема управления стрелочным приводом
3. Схемы управления стрелочными электроприводами переменного тока
3.1. Схема управления стрелочным электроприводом переменного тока с местным реверсированием
3.2. Схема управления стрелками с электроприводом переменного тока с центральным реверсированием
1. Общие сведения о схемах управления стрелками
Схемы управления стрелками электрической централизации должны осуществлять:
Þ перевод стрелки в нужное положение;
Þ замыкание прижатого остряка стрелки с проверкой плотности его прилегания к рамному рельсу;
Þ контроль фактического положения стрелки;
Þ запирание стрелки в маршруте, во избежании изменения маршрута во время движения и перевода стрелок под подвижным составом;
Þ осуществление непрерывного контроля положения стрелки с фиксацией взреза стрелки.
Перечисленные действия выполняются с использованием релейно-контактных схем и могут быть реализованы двумя способами.
На станциях малодеятельных участков используется ручное управление стрелками и сигналами. Контроль положения стрелок и взаимных зависимостей обеспечивается с помощью простейших маршрутно-контрольных устройств расположенных в стрелочных постах.
На крупных станциях для быстрого приготовления маршрутов и сокращения стрелочных постов применяется централизованное управление стрелками из одного пункта. Осуществлять перевод стрелки в данном случае можно на сколь угодно большом расстоянии. Управление стрелочными электроприводами осуществляется по кабельным линиям связи. Данные возможности предоставляют системы централизованного управления стрелками и сигналами называемые электрической централизацией стрелок и сигналов. Перевод стрелок по маршруту осуществляется автоматически с контролем правильности положения и проверки запертого состояния стрелок. Для индивидуального перевода стрелки используется стрелочный коммутатор или соответствующие кнопки.
При отсутствии маршрутного набора (как правило, на малых станциях) каждая стрелка переводится раздельно.
Индивидуальный перевод стрелки может осуществляться с помощью стрелочного коммутатора или специальных кнопок расположенных на пульте управления.
Стрелочный коммутатор имеет три положения:
— для перевода стрелки в плюсовое положение;
— для перевода стрелки автоматически при маршрутном управлении;
— для перевода стрелки в минусовое положение.
Перевод стрелки с помощью кнопок (в зависимости от типа электрической централизации) может осуществляться двумя способами:
1. Для каждой стрелки имеется кнопка «плюсового» и «минусового» положения. Перевод стрелки осуществляется нажатием соответствующей кнопки.
2. Имеются кнопки «плюс», «минус» и кнопки с номерами каждой стрелки. Перевод стрелки в данном случае осуществляется нажатием кнопки с номером стрелки и, удерживая ее, нажимается одна из кнопок «плюс» или «минус».
Для управления централизованными стрелками и их контроля применяются: двухпроводная, четырехпроводная и девятипроводная электрические схемы. Двухпроводная схема применяется как в блочном исполнении, для больших и средних станций, так и в релейном исполнении для станций, оборудованных электрической централизацией не блочного типа.
2. Схемы управления стрелочными приводами
с электродвигателями постоянного тока
2.1. Двухпроводная схема управления стрелочным электроприводом
В качестве типовой в релейных централизациях с центральными зависимостями и центральным электропитанием (центральным питанием) применяются двухпроводная схема управления стрелочным электроприводом с двигателем постоянного тока.
Эта схема используется на стрелочных переводах, которые оборудуются стрелочными приводами СП-2Р или СП-3. В приводах устанавливаются электродвигатели постоянного тока типов МСП-0.1 и МСП-0.25, с последовательным возбуждением, имеющим две обмотки возбуждения. Рабочее напряжение электродвигателя типа МСП-0.1 –30, 100, и 160 В и мощность соответственно 130, 150 и 140 Вт; потребляемый ток 10.0, 2.8, и 1.8 А; скорость вращения вала – 1100, 1200 об/мин.
Двухпроводная схема управления стрелочным электроприводом состоит из следующих элементов.
НПС – нейтральное пусковое стрелочное реле;
ППС – поляризованное пусковое стрелочное реле;
Р — реверсирующее реле поляризованного типа;
МК – минусовое контрольное реле;
ПК – плюсовое контрольное реле;
ОК — общее контрольное реле;
ВЗ – реле контроля отсутствия взреза стрелки;
СК – стрелочный коммутатор;
З – замыкающее реле*;
СП – стрелочно-путевое реле*;
ПУ – плюсовое управляющее реле*;
МУ – минусовое управляющее реле*;
ВК – кнопка вспомогательного перевода стрелки;
КТ – понижающий трансформатор;
ВС – выпрямительный столбик;
БК – блок контакт;
П, М — полюса питания постоянного тока напряжением 24В;
ПХ, ОХ – плюса питания переменного тока напряжением 220В;
РП, РМ – плюса питания постоянного тока напряжением 220В;
С, МС — полюса питания переменного тока напряжением 24В;
з — лампа с зеленым светофильтром, светится при плюсовом положении стрелки;
ж — лампа с желтым светофильтром, светится при минусовом положении стрелки;
к – лампа с красным светофильтром, светится при промежуточном положении стрелки.
* — в схеме используется контакт этого реле.
На рис. 1 показана двухпроводная схема управления стрелочным электроприводом. Реверсирующее реле Р располагается в путевом ящике ПЯ. Остальные реле установлены на посту ЭЦ. Пост ЭЦ и путевой ящик соединены между собой двумя проводами Л1 и Л2. Путевой ящик соединен со стрелочным электроприводом с помощью пяти проводов. Стрелка, показанная на рис.1, находится в плюсовом положении.
Перевод стрелки в минусовое положение осуществляется поворотом стрелочного коммутатора в положение “-“, в результате чего замыкается цепь возбуждения управляющего стрелочного реле НПС. Проверяются требования безопасности: отсутствие замыкания стрелки в маршруте (реле З) и свободность изолированного участка (реле СП), в который входит стрелка. Через поляризованный контакт реле ППС, находящийся в нормальном положении, встает под ток реле НПС по обмотке 4-2 (верхняя).
Рис. 1. Двухпроводная схема управления стрелочным электроприводом
Возбудившись, реле НПС сначала отключает линии Л1 и Л2 от контрольной цепи (тыловые контакты), а затем подключает их к рабочей цепи (фронтовые контакты). Кроме этого, через замкнувшиеся фронтовые контакты реле НПС подготавливается цепь срабатывания реле ППС.
Реле ППС, сработав по цепи питания через верхнюю обмотку, переключает поляризованный якорь. Через переведенные контакты — реле ППС, через фронтовые контакты — реле НПС, токовую обмотку реле — НПС (нижняя) (1-3), через обмотку реле Р протекает ток. Срабатывает расположенное в путевом ящике у стрелки реверсирующее реле Р. Реверсирующее реле Р переключит поляризованый якорь, и через контакты 11-12 автопереключателя замыкается цепь питания электродвигателя. Ток в рабочей цепи возрастает и становится достаточным для удержания нейтрального якоря реле НПС по токовой обмотке (1-3), чем обеспечивается довод стрелки в крайнее положение в случае занятия стрелочной секции в момент перевода стрелки. Двигатель, начиная переводить стрелку, размыкает контрольные контакты автопереключателя (АП 31-32, 33-34), и начинается перемещение остряков стрелки в минусовое положение.
Во время перемещения стрелки замкнуты рабочие контакты автопереключателя (АП) 11-12 и АП 41-42. Когда остряки стрелки переходят в минусовое положение, происходит размыкание контактов АП 11-12 и замыкание контрольных контактов АП 21-22 и АП 23-24, обмотки двигателя отключаются, ток в обмотке НПС снижается. Реле НПС обесточивается, его контакты размыкают рабочую цепь и включают контрольную.
Реле ОК подключается к линейным проводам тыловыми контактами реле НПС, что обеспечивает выключение всех контрольных реле до начала перевода стрелки и их включение лишь после его завершения. Реле ОК работает от постоянной составляющей, образующейся при шунтировании одной полуволны переменного напряжения выпрямительным столбиком. На выпрямительный столбик напряжение поступает через контрольные контакты автопереключа, 23-24 для плюсового положения и 31-32, 33-34 АП для минусового положения).
Схема управления стрелками с мотором постоянного тока
ИССЛЕДОВАНИЕ ДВУХПРОВОДНОЙ СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СТРЕЛОЧНЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ
Исследование двухпроводной схемы управления стрелочным электроприводом (блочный монтаж) с двигателем постоянного тока.
Двухпроводная схема управления стрелочным электроприводом применяется при релейной централизации с центральными зависимостями и центральным питанием.
Эта схема совместно с электроприводом выполняет следующие функции:
а) перевод остряков стрелки из одного крайнего положения в другое, а также возвращение их из промежуточного положения в любое крайнее;
б) запирание остряков стрелки в маршруте;
в) контроль положения остряков стрелки при нахождении их в плюсовом, минусовом и промежуточном положении;
г) доведение остряков стрелки до крайнего положения в случае занятия подвижной единицей стрелочного изолированного участка после начала перевода;
д) исключение возможности перевода остряков стрелки при занятом стрелочном изолированном участке и в случае замыкания ее в маршруте.
В схеме (рис. 1) применяются следующие приборы:
ППС – поляризованное пусковое стрелочное реле типа ПМП-150/150, предназначено для: отключения реле НПС, обеспечивая однократный кратковременный режим его работы в пусковой цепи; изменения полярности питающего напряжения в рабочей цепи; исключения появления ложного контроля при перепутывании линейных проводов;
НПС – нейтральное пусковое стрелочное реле типа НМП-220/02, служащее для включения рабочей или контрольной цепи и обеспечения довода стрелки до крайнего положения в случае занятия изолированного участка во время перевода;
ОК, ПК, МК – контрольные реле, предназначенные для контроля плюсового, минусового и промежуточного положений стрелки (реле ОК типа КМ-3000, а ПК, МК – НМ1-1800);
ВЗ – реле взреза, фиксирует наличие контроля положения стрелки и выполняет дополнительные функции по контролю состояния негабаритных участков, положению охранных стрелок, отсутствию передачи стрелки на местное управление;
СКТ – изолирующий контрольный трансформатор;
С2 – изолирующий конденсатор исключающий замыкание постоянной составляющей тока, выделяемой на реле ОК, через обмотку изолирующего трансформатора.
R2 – ограничивающий резистор, служащий для защиты трансформатора СКТ при коротком замыкании между линейными проводами.
Конструктивно эти приборы расположены в стрелочном пусковом блоке ПС и блоке С исполнительной группы БМРЦ. Кроме этого, в путевой коробке у стрелочного электропривода расположены:
Р – реверсирующее реле типа ППРЗ-5000, служащее для реверсирования электродвигателя путем выбора соответствующей обмотки возбуждения ; последовательно с реле Р включен ограничивающий резистор R4 =18 кОм, т.к. реле ППРЗ-5000 переключает поляризованный якорь при напряжении 15-25 В, а рабочее напряжение в линии 220-250 В;
ВС — выпрямительный столбик, диод с последовательно включенным резистором сопротивлением 1000 0м, осуществляющие однополупериодное выпрямление для питания контрольного рале ОК.
Двухпроводная, схема управления стрелочным электроприводом состоит из следующих цепей:
пусковой (управляющей) цепи, построенной на реле НПС и ППС;
рабочей цепи включения стрелочного электродвигателя;
Контрольная цепь. Все контакты реле на схеме (рис. 1) показаны в состоянии, когда стрелка находится в плюсовом положении и имеет контроль этого положения. Датчиком положения стрелки являются контакты автопереключателя, а приемником – реле ОК.
В двухпроводной схеме управления стрелкой применяется контрольная цепь переменного тока с полярной избирательностью. В схеме контактами автопереключателя в зависимости от положения остряков изменяется полярность включения Д2 относительно реле ОК. В результате на реле 0К выделяется постоянная составляющая, полярность которой зависит от положения стрелки. Так, при плюсовом положении стрелки в положительный полупериод напряжение контрольной цели приложено к реле ОК и параллельно включенному ВС. При такой полярности приложенного напряжения ВС обладает большим сопротивлением. Ток в этот полупериод проходит, в основном, через обмотку реле 0К. В отрицательный полупериод реле ОК шунтируется низким прямым сопротивлением ВС. Таким образом, при плюсовом положении стрелки ток через реле ОК проходит только в положительный полупериод. Через нейтральней и поляризованный контакты, реле ОК и поляризованный контакт реле ППС включается реле ПК. На табло горит зеленая лампочка (позиция I на рис.2).
Пусковая цепь. В данной схеме применена пусковая цепь с использованием двух пусковых реле: нейтрального НПС и поляризованного ППС. Для перевода стрелки в минусовое положение ДСП поворачивает стрелочную рукоятку (или срабатывает минусовое управляющее реле МУ) (позиция 2 на рис.2). Замыкается цепь возбуждения реле НПС по высокоомной обмотке с проверкой выполнения всех логических условий безопасного перевода стрелки:
а) свободности изолированного участка (СП↑);
б) незамкнутости ее в маршруте (3↑);
в) отсутствии передачи данной стрелки на местное управление (МИ↑).
Реле НПС после возбуждения выключает контрольную цепь, включает рабочую цепь и поляризованное пусковое реле ППС. Реле ОК выключается, стрелка теряет контроль (позиция З на рис.2). Реле ППС своим контактом отключает реле НПС и подготавливает цепь возбуждения его при обратном переводе. Однако реле НПС удерживает свой якорь в притянутом положении до включения электродвигателя за счет замедления, создаваемого конденсатором С1. Диод Д1 исключает разряд конденсатора С1 через обмотку реле ППС.
Рисунок 2 – Временная диаграмма работы реле при переводе стрелки
Рабочая цепь. В данной схеме применена двухпроводная рабочая цепь включения электродвигателя с местным реверсированием. Местное реверсирование обеспечивается реле Р, контактами которого выбирается необходимая обмотка возбуждения электродвигателя. Управление реле Р осуществляется путем изменения полярности питающего напряжения в рабочей цепи при каждом переводе стрелки. Первоначально через фронтовые контакты НПС включается питающее напряжение в рабочую цепь. Оно поступает на реле Р и параллельно включенный ВС с резистором, положение якоря этого реле соответствует полярности питающего напряжения. Затем, после срабатывания реле ППС, его контактами изменяется полярность питающего напряжения в рабочей цепи. С этого момента до переключения контактов реле Р резистор RЗ защищает ВС от пробоя, т.к. он оказывается включенным в проводящем направлении. Реле Р переключает контакты, которыми выбирает соответствующую обмотку возбуждения и включает двигатель (позиция 4 рис. 2).
После включения электродвигателя ток в рабочей цепи увеличивается до 2-3 А. За счет чего реле НПС блокируется рабочим током двигателя, проходящим по его низкоомной обмотке, и будет удерживать нейтральный якорь в притянутом положении до тех пор, пока будет работать электродвигатель. Этим обеспечивается довод стрелки до крайнего положения в случае занятия изолированного участка после начавшегося перевода.
В начальный момент перевода размыкаются контрольные и замыкаются рабочие контакты автопереключателя подготавливая схему к обратному переводу либо реверсу из среднего положения. После завершения перевода остряков стрелки и механического запирания их размыкаются рабочие контакты автоперекдючателя и замыкаются контрольные. В результате размыкания контакта 11-12 выключается электродвигатель (поз. 5 на рис.2). Ток в рабочей цепи уменьшается до 0,015 А, который проходит через обмотку реле Р. Реле НПС отпускает свой якорь, его контактами выключается рабочая цепь и замыкается контрольная.
В результате переключения контактов автопереключателя полярность включения ВС относительно реле ОК изменилась и на реле ОК теперь выделяется постоянная составляющая отрицательной полярности. Через контакты ОК и ППС включается минусовое контрольное реле МК (поз. 6 на рис. 2).
В случае передачи стрелки на местное управление срабатывает децентрализующее реле Д и выключается реле местного управления МИ. Перевод стрелки в этом случав производится в результате срабатывания стрелочного реле местного управления СМУ и соответствующего положения поляризованного контакта этого реле.
Двухпроводная схема управления стрелкой построена так, что в ней полностью исключена возможность формирования ложной информации — контроль несоответствующего положения. Поэтому всякое повреждение контрольной цепи приводить к потере контроля. Кроме этого, схема надежно защищена от самопроизвольного перевода стрелки и, что особенно опасно, под составом.
Исключение формирования ложного контроля положения стрелки или самопроизвольного перевода стрелки достигается следующим:
а) отделением контрольной цепи каждой стрелки от всех источников постоянного и переменного тока с помощью изолирующего
трансформатора;
б) двухполюсной коммутацией рабочей и контрольной цепи;
в) применением проверки соответствующего положения поляризованных контактов реле Р, ППС, ОК и контактов аптопереключателя;
г) применением постоянного тока для управления и переменного
тока для контроля.
Наибольшую опасность с точки зрения возможности получения ложного контроля представляют следующие ситуации:
а) стрелка остановилась в среднем положении;
б) в электродвигателе имеет место неплотное прилегание щетки к коллектору;
в) коллектор загрязнен.
При этих условиях может возникнуть устойчивый выпрямительный эффект, если межконтактный зазор составляет десятые доли миллиметра и искровые пробои в определенные полупериоды (положительные иди отрицательные) переходят в дугу.
Наличие в межконтактном зазоре коллекторной пыли или примеси щелочно-земельных элементов активизируют газовый разряд в форме искрового пробоя. Постоянная составляющая при возникновении выпрямительного эффекта в межконтактном зазоре может достигать больших значений (до 30 – 40 В). Для исключения возникновения выпрямительного эффекта применяются следующие способы:
1) уменьшение тока в цепи до значения, меньшего критического тока возникновения дуги, что достигается путем увеличения активного сопротивления в контрольной цепи.
2) применение в качестве контрольного специального реле с увеличенной мощностью срабатывания, превышающей возможный уровень мощности постоянной составляющей при возникновении выпрямительного эффекта в межконтактном зазоре.
В этой схеме в качестве контрольного реле использовано реле КМ-3000, имеющее мощность срабатывания 0,53 Вт, напряжение полного подъема 40 В. Дня повышения защищенности контрольной цепи в этом случае параллельно двигателю включены конденсаторы С.
Описание рабочего места.
Лабораторная работа выполняется на действующей макете, состоящем из электропривода СП, путевого ящика с реверсирующим реле и выпрямителем с резистором, пульта управления, смонтированных блоков ПС и С, осциллографа и измерительного прибора.
Порядок и методика выполнения работы
Изучить схему включения электропривода.
Ознакомиться с расположением аппаратуры на действующем макете.
Проверить исправность работы макета, для чего несколько раз перевести стрелку из одного положения в другое, каждый раз
проверяя наличие контроля соответствующего положения.
ВНИМАНИЕ: ВО ИЗБЕЖАНИЕ НЕСЧАСТНЫХ СЛУЧАЕВ ПЕРЕВОД СТРЕЛКИ ДОЛЖЕН ПРОИЗВОДИТСЯ ТОЛЬКО ПРИ ЗАКРЫТОЙ КРЫШКЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
Проверить возможность перевода стрелки при занятии
стрелочного участка до начала перевода и во время перевода стрелки.
Убедиться в возможности реверсирования стрелки из промежуточного положения.
Произвести исследование работы схемы при сообщении и
обрыве линейных проводов, обрыве и пробое выпрямительного столбика, остановке стрелки в среднем положении, перепутывании линейных проводов.
Отчет должен содержать:
Двухпроводную схему управления стрелкой для одного из следующих положений (по указанию преподавателя):
а) стрелка находится в плюсовом (+) или минусовом (-) положении;
б) стрелка переводится из «+» в «-» или из «-» в «+» положение;
в) стрелка взрезана;
г) стрелка работает на фрикцию и возвращается в первоначальное положение;
Краткое описание функций, выполняемых каждым реле.
Результаты исследований рабочей и контрольной цепей.
Временную диаграмму работы реле для соответствующего задания.
6 Контрольные вопросы
Объясните последовательность работы реле, если во время перевода стрелки из и «+» в «-» положение она работает на фрикцию и ДСП вынужден вернуть ее в «+» положение.
Как работает контрольная цепь?
Для чего в схеме предусмотрены следующие элементы: С1, Д1, С2, R2, RЗ, СКТ?
Какие изменения в схеме произойдут в случае пробоя ВС, обрыва Л1, перепутывания линейных проводов Л1 и Л2, короткого замыкания между Л1 и Л2, пробоя С2?
Какой электродвигатель и почему применяется в данной схеме?
Переборов. А.С. и др. Телеуправление стрелками и сигналами. — М.: Транспорт, 1981, стр. 91-94.
Казаков Л.А. Релейная централизация стрелок и сигналов — М.: Транспорт, 1978, стр. 183-186.
Станционные системы автоматики и телемеханики: Учеб. для вузов ж.-д. трансп. / Вл.В. Сапожников, Б.Н. Елкин, И.М. Кокурин и др.; Под ред. Вл.В. Сапожникова. – М.: Транспорт, 1997. – 432 с.
Методические указания к лабораторным работам по дисциплине “Станционные системы автоматики”. Часть 2; Кустов Г.М., Карачевцев В.В., Санин А.М. – Харьков – 1984.