Аппаратура, применяемая в устройствах СЦБ

В зависимости от назначения и мощности различают выпрямители кенотронные, механические, электролитические, оксидные, или сухие, газовые и ртутные, стеклянные и металл. Наибольшее распространение в технике получили ртутные выпрямители, основанные на применении вольтовой дуги в разреженном пространстве. Они представляют собой стеклянные колбы, а при большой мощности—стальные цилиндры, из которых выкачан воздух.

Стеклянные ртутные выпрямители применяются на ж. д. для зарядки аккумуляторных батарей от сетей переменного тока, а стальные — на тяговых подстанциях для питания моторов постоянного тока подвижного состава электрифицированных железных дорогах. Они имеют наивысший КПД и наименьшую стоимость (на установленный киловатт). Кроме ртутных для питания устройств СЦБ на жд применяются купроксные (сухие) выпрямители (Рисунок 7) , состоящие из ряда медных пластинок, покрытых с одной стороны закисью меди; они пропускают ток только в одном направлении: от закиси меди к меди. Путем соответствующего соединения этих выпрямителей получается непрерывное преобразования переменного тока в постоянный. За последнее время купроксные выпрямители находят применение и в устройствах связи для питания телефонной и телеграфной аппаратуры [4].

1 – трансформатор; 2 – первичная обмотка; 3 – вторичная обмотка;

4 – выпрямитель  из купроксных элементов; 5 – магнитный шунт.

Рисунок 6 – Схема купроксного выпрямителя ВАК

4 Трансформаторы

Простейший трансформатор представляет собой устройство, состоящее из стального сердечника и двух обмоток (рисунок 7). При подаче в первичную обмотку переменного напряжения, во вторичной обмотке индуцируется ЭДС той же частоты. Если ко вторичной обмотке подключить некоторый электроприемник, то в ней возникает электрический ток и на вторичных зажимах трансформатора устанавливается напряжение, которое несколько меньше, чем ЭДС и в некоторой относительно малой степени зависит от нагрузки. Отношение первичного напряжения ко вторичному (коэффициент трансформации) приблизительно равно отношению чисел витков первичной и вторичной обмоток.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 - первичная обмотка, 2 - вторичная обмотка, 3- сердечник. U₁ - первичное напряжение, U₂ - вторичное напряжение, I₁ - первичный ток, I₂ -вторичный ток, Ф - магнитный поток

Рисунок 7 - Принцип устройства однофазного двухобмоточного трансформатора.

В устройствах  железнодорожной автоматики и телемеханики применяют трансформаторы следующих типов:

1) ПОБС (путевой  однофазный броневой сухой) для  питания рельсовых цепей переменного  тока частотой 50 Гц, а также ламп светофоров и табло;

2) ПТМ (путевой  трансформатор малогабаритный) для питания рельсовых цепей переменного тока частотой 50 Гц при автономной тяге;

3) ПТ (путевой  трансформатор) для питания рельсовых цепей переменного тока частотой 25 Гц;

4) СОБС (сигнальный  однофазный броневой сухой) для питания светофорных ламп и местных цепей при кодовой автоблокировке;

5) СТ (сигнальный  трансформатор) для питания светофорных  ламп при электрической централизации;

6) РТ (релейный  трансформатор) для работы в  станционных рельсовых цепях  переменного тока частотой 50 Гц;

7) ПРТ (путевой  релейный трансформатор) для работы в станционных рельсовых цепях переменного тока частотой 25 Гц;

8) ТС (трёхфазный  сухой) для питания устройств электрической централизации;

9) ОМ (однофазный масляный) для питания устройств автоблокировки и электрической централизации в качестве линейного понижающего трансформатора [4].

5 Датчики

Датчики предназначены для  преобразования контролируемой входной  величины в другую физическую величину, более удобную для передачи воздействия  на последующий элемент системы  автоматики и телемеханики. К датчикам предъявляют следующие требования: непрерывность и линейность статической характеристики, высокая чувствительность, низкая инерционность, высокая надежность, минимальная стоимость, габаритные размеры и масса.

 Датчик - понятие в системах управления, первичный преобразователь, элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства системы, преобразующий контролируемую величину в удобный для использования сигнал [5].

В последнее время в  связи с удешевлением электронных  систем всё чаще применяются датчики  со сложной обработкой сигналов, возможностями  настройки и регулирования параметров и стандартным интерфейсом системы  управления.

5.1 Индуктивные датчики

Индуктивный датчик (рисунок 8) представляет собой измерительный преобразователь в виде катушки индуктивности с ферромагнитным сердечником, индуктивность которой изменяется пропорционально измеряемой величине (перемещению или углу поворота) при изменении воздушного зазора между сердечником и катушкой. Принцип действия индуктивного датчика заключается в изменении параметров высокочастотного магнитного поля, создаваемого катушкой индуктивности датчика, подключенной к внутреннему генератору. При попадании какого-либо металлического или любого другого предмета в активную зону датчика, происходит срабатывание датчика за счет изменения индуктивности.

1-катушка  индуктивности; 2-сердечник.

Рисунок 8 - Индуктивные датчики линейного перемещения: а - с изменением размера воздушного зазора; б - с изменением площади воздушного зазора;                 в - с изменением глубины погружения сердечника

5.2 Емкостные  датчики

Емкостные датчики представляют собой электрический  конденсатор, ёмкость которого изменяется пропорционально значению измеряемой величины (деформации, перемещения, усилия, влажности). Конструкция датчика включает в себя плоскопараллельный или цилиндрический электрический конденсатор, у которого при измерении некоторой величины меняется зазор между пластинами или площадь их взаимного перекрытия. Измерительный щуп имеет вид пластинки определённой толщины. При изменении емкости электростатического поля, существующего между окружающей средой и датчиком, то есть при попадании в поле объекта, происходит срабатывание датчика. Емкостный датчик представлен на рисунке 9.

 

1, 2 - обкладки конденсаторов; 3 - щуп; 4 - исследуемая поверхность.

Рисунок 9 - Ёмкостные датчики перемещения: а - плоскопараллельный; б – цилиндрический

5.3 Потенциометрические  датчики

Потенциометрические датчики  предназначены для преобразования линейных или угловых перемещений  в электрический сигнал, а также  для воспроизведения простейших функциональных зависимостей в автоматических и автоматических устройствах непрерывного типа. Потенциометрические датчики (рисунок 10) состоят из каркаса, обмотки потенциометра и подвижного контакта в виде щетки или движка, скользящего по виткам провода. Таким образом, потенциометрический датчик представляет собой катушку индуктивности (как правило, выполненную в виде неподвижного элемента конструкции), на которую подается питающее напряжение и щетки, с которых и снимается выходной сигнал.

Рисунок 10 - Конструкция потенциометрического датчика

5.4 Датчик прохода колес

Датчик прохода колес  типа (рисунок 11) состоит из кронштейна 1, катушки 2, постоянного магнита 3, скобы 6 и соединительного кабеля 8. С помощью кронштейна, скобы и гайки 7 датчик крепится к подошве рельса 5. Постоянный магнит установлен на кронштейне таким образом, что его поток замкнут через кронштейн, рельс и воздушный зазор между головкой рельса и одним из полюсов магнита.

В момент приближения гребня колеса к зоне действия  датчика магнитный поток в цепи увеличивается и достигает своего максимального значения, когда колесная пара находится над датчиком. При этом в катушке индуктивности создается импульс напряжения. Когда гребень колеса удаляется из зоны действия датчика, магнитный поток в цепи уменьшается, и датчик вырабатывает импульс напряжения обратной полярности. Амплитуда и длительность выходных сигналов датчика определяются скоростью изменения магнитного потока, то есть скоростью движения поезда.

 

 

1-кронштейн; 2-катушка; 3-постоянный магнит; 4-гребень колеса; 5-подошва рельса; 6-скоба; 7-гайка; 8-соединительный кабель

Рисунок 11 –  Конструкция  датчика прохода колес

Список  использованной литературы

1. Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте: Учебник для вузов ж.-д. трансп. А. А. Устинский, Б. М. Степенский, Н. А. Цыбуля и др. М.: Транспорт, 1985. - 439 с.

2. Кондратьева Л. А. Системы регулирования движения на железнодорожном транспорте: учеб. для техникумов и колледжей ж.-д. транспорта / Л. А. Кондратьева, О. Н. Ромашкова. – М. : Маршрут, 2003. – 432 с.   

3. Дмитриев В. С. Основы железнодорожной автоматики и телемеханики : учеб. для техникумов ж.-д. трансп. / В. С. Дмитриев, И. Г. Серганов. - 3-е изд. перераб. и доп. – М. : Транспорт, 1988. –   288 с.

4. Переборов А.С. Теоретические основы железнодорожной автоматики и телемеханики: Учебник для вузов / А. С. Переборов, А. М. Брылеев, В. В. Сапожников и др.- М.: Транспорт, 1984.- 384с.

5. Виглеб Г. Датчики. Устройство и применение/ Г.Веблер. - М.: Мир, 1989.- 178 с.