Контрольная работа по дисциплине «Эксплуатация технических средств обеспечения движения поездов» для СамГУПС, пример оформления

Контрольная работа по дисциплине «Эксплуатация технических средств обеспечения движения поездов»   ЗАДАЧА №1. НЕЙТРАЛЬНЫЕ РЕЛЕ СИСТЕМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ Изобразить кинематическую схему реле и колодку с обозначением контактов, представить графическое изображение контактной группы заданного реле и графическое изображение. Варианты заданий для составления кинематической схемы приведены реле в таблице №1. Таблица №1

Последние цифры логина (после второго тире)	Тип реле
5	НМШ3-460/400

  Существует много разновидностей нейтральных электромагнитных реле, различающихся конструкциями электромагнитных и контактных систем. Тем не менее, в основе действия всех этих реле лежит общий принцип, который можно рассмотреть на примере реле, конструкция которого показана на рис. 1.     Рис. 1 Общая кинематическая схема реле типа НМШ Основными деталями данного реле являются: электромагнит, состоящий из обмотки 1 и сердечника 2; ярмо 3; подвижная часть (якорь клапанного типа) 4; возвратная пружина (плоская) 5; контактные пружины 6 – 8 (контактная система); контактный поводок 9 и штифт отлипания 10. При отсутствии тока в обмотке якорь удерживается в исходном состоянии (показано на рис. 1) возвратной пружиной 5.  При этом контакты 7 и 8 замкнуты, контакты 6 и 7 разомкнуты. При подключении к обмотке напряжения питания U (ключом S₁)  по ней начинает протекать ток i, который после завершения переходных процессов равен: ,                                          (1) где R – сопротивление обмотки. Ток i создает магнитный поток F, который замыкается через магнитопровод (образованный сердечником 2, ярмом 3 и якорем 4) и воздушный зазор d между якорем и сердечником. На рис. 1 магнитный поток F условно показан одной линией. Якорь, ярмо и сердечник изготавливают из магнитомягкого материала (электротехнической стали), поэтому под действием магнитного потока F происходит их намагничивание. В результате этого поверхности якоря и сердечника в области воздушного зазора d становятся разноименными полюсами магнита. При принятом на рис. 1  направлении магнитного потока F поверхность якоря является северным полюсом N (из него выходят силовые линии потока), а поверхность сердечника – южным полюсом S (в него силовые линии входят). За счет взаимного притяжения разноименных полюсов магнита создается электромеханическое (тяговое) усилие f_э, стремящееся переместить якорь в направлении сердечника. Сила f_э при малых значениях тока I и магнитного потока F мала, перемещению якоря препятствует механическая сила f_м, создаваемая возвратной и контактными пружинами, силами трения и др. Если ток I увеличить до значения, при котором тяговое усилие якоря f_э становится больше силы противодействия f_м (при всех значениях зазора d), то якорь будет перемещаться в направлении сердечника. Движение якоря через контактный поводок 9 передается подвижному контакту 7, который размыкается с контактом 8 и замыкается с контактом 6. Этот процесс называют срабатыванием реле. Если ток i уменьшать, то при некотором его значении усилие возвратной пружины и контактных пластин превысит тяговое усилие якоря, реле вернется в исходное состояние. Этот процесс называют отпусканием реле. При подключении к обмотке реле напряжения питания U в другой полярности ток I и магнитный поток F будут иметь другое направление. При этом поверхность якоря станет южным полюсом магнита, а поверхность сердечника – северным. Поскольку эти полюса остаются разноименными, то якорь и в этом случае притягивается к сердечнику, т. е. направление тягового усилия f_э не зависит от направления магнитного потока F. Этим и объясняется тот факт, что работа нейтрального электромагнитного реле не зависит от полярности напряжения на обмотке и направления тока в ней. Если на обмотке реле резко изменить полярность напряжения питания U, то якорь не останется в притянутом состоянии. Это обусловлено тем, что тяговое усилие f_э зависит не от напряжения U, а от магнитного потока F, создаваемого током в обмотке. При изменении полярности напряжения U ток быстро изменить свое направление не может, поскольку обмотка реле обладает большой индуктивностью. Поэтому имеет место переходный процесс, в течение которого ток в обмотке постепенно изменяется от исходного установившегося значения I = U/R до нового установившегося значения I = —U/R. Поскольку вначале ток i и магнитный поток F уменьшаются до нулевого значения, то уменьшается и сила притяжения f_э, что приводит к отпусканию якоря. Затем, по мере того, как ток i стремится к значению —U/R, магнитный поток вновь возрастает (в другом направлении), значение силы f_э возрастает, что и обеспечивает повторное срабатывание реле. Изменение тока i в течение переходного процесса имеет сложный характер, обусловленный изменением длины воздушного зазора и индуктивности обмотки при отпускании и срабатывании реле. Таким образом, говоря о том, что работа нейтрального электромагнитного реле не зависит от полярности напряжения на обмотке, надо иметь в виду только установившиеся процессы или переходные процессы, обусловленные подключением напряжения к обмотке, но не переходные процессы, обусловленные сменой полярности напряжения на обмотке. Малогабаритные реле постоянного тока типов НМШ2 и НМШМ2 — по черт. 13706.00.00В. Назначение. Реле предназначены для осуществления электрических зависимостей в устройствах автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте. Некоторые конструктивные особенности. Нейтральные малогаба¬ритные штепсельные реле постоянного тока типа НМШ (рис. 2) имеют следующие основные части: 1 — основание; 2 — катушки; 3 — сердечник; 4 — якорь; 5 — ручка; 6 — тыловой контакт; 7 — фронтовой контакт; 8 — общий контакт; 9 — колпак; 10 — ярмо; 11 — штырь направляющий. Обмотки нормальнодействующих реле НМШ состоят из двух катушек, намотанных на шпули. Шпули изготовлены из фенопласта. Катушка, помещенная на сердечнике со стороны его крепления, называется первой и подключается к контактным выводам 1 и 3, а катушка, помещенная со стороны якоря реле, называется второй и подключается к контактным выводам 2 и 4. Обмотки реле (рис. 2) могут быть включены раздельно, после­довательно или параллельно. Для намотки катушек реле ранее применялся провод марки ПЭЛ, а с 1971 г. используют провод с улучшенной изоляцией марки ПЭВ1. Провод марки ПЭВ1 имеет более толстый слой изоляции по сравне­нию с проводом того же диаметра марки ПЭЛ, поэтому при намотке катушек одинакового габарита в катушке из провода ПЭВ1 витков будет меньше, чем в катушке из провода ПЭЛ. Следовательно, со­противление катушки из провода ПЭВ1 будет меньше сопротивле­ния катушки из провода ПЭЛ.   Рис. 2 Кинематическая схема реле НМШ и колодка   Контактная система нейтральных малогабаритных реле зависит от их типа: НМШ3 — 2 фт, 2ф. Схемы расположения контактов нейтральных малогабаритных реле типов НМШ приведены на рис. 3. Для последовательного или параллельного включения обмоток на розетке реле устанавливают перемычки: для последовательного 2—3 и параллельного 1—2 и 3—4. Рис. 3 Расположение контактов и схема соединения обмоток реле (вид с монтажной стороны). Графическое изображение контактов реле типа НМШ3     Рис. 4 Графическое изображение реле типа НМШ   ЗАДАЧА № 2. АНАЛИЗ РАБОТЫ ПУЛЬС-ПАРЫ Изобразить схему пульс-пары с временной диаграммой (с соблюдением масштаба по оси времени). Тип реле А выбирается из таблицы №2 по предпоследней цифре шифра, тип реле В – по последней цифре шифра. Рассчитать и указать на диаграмме длительность импульса и интервала, мигания лампы EL. Считать, что t_{пер пр} = 0,2·t_пр, t_{пер отп} = 0,2·t_отп, t_пр = 0,4·t_отп. Время замедления на отпускание t_отп определять по справочным данным реле заданного типа при номинальном напряжении (токе). Таблица №2 Таблица типов реле пульс-пары

Последняя цифра логина	Тип реле А	Время замедления по справочнику
5	НМШМ1-1000/560	0,15 сек
	Тип реле В
	НМШМ4-560	0,20 сек

  Процессы, которые происходят при притяжении и отпускании якоря реле, удобно отображать на специальных временных диаграммах [1]. При срабатывании реле происходят три события, которым соответствуют точки на временной диаграмме (рис. 5): точка 1 – момент подачи напряжения на обмотку реле; точка 2 – момент размыкания тылового контакта; точка 3 – момент замыкания фронтового контакта. Отрезок 1—2 соответствует времени трогания якоря реле на притяжение t_{тр пр}, отрезок 2—3 – времени перелета якоря реле при притяжении t_{пер пр}, отрезок 1—3 – времени притяжения якоря реле t_пр. При обесточивании реле также происходят три события: точка 4 – снятия напряжения с обмотки реле, точка 5 – момент размыкания фронтового контакта, точка 6 – момент замыкания тылового контакта. Отрезок 4—5 соответствует времени трогания якоря реле на отпускание t_{тр отп}, отрезок 5—6 – времени перелета якоря реле при отпускании t_{пер отп}, отрезок 4—6 – времени отпускания якоря реле t_отп. Заштрихованная площадь на диаграмме представляет собой время (отрезок 1—4), в течение которого по обмотке реле протекает ток.   Рис. 5 Временные диаграммы используют для записи работы релейно-контактных схем. Работа пульс-пары (рис. 6) генератора импульсов на двух реле А и В отображена на временной диаграмме (рис. 7).   Рис. 6   Рис. 7   В момент нажатия кнопки S срабатывает реле А (точка 1). При замыкании фронтового контакта 11—12 А (точка 3) срабатывает реле В (точка 1‘). Размыкание тылового контакта 11—13 В (точка 2‘) приводит к обесточиванию реле А (точка 4). При размыкании контакта 11—12 А (точка 5) обесточивается реле В (точка 4‘), а при замыкании контакта 11—13 В (точка 6‘) опять срабатывает реле А и работа схемы повторяется до тех пор, пока нажата кнопка S. Лампа EL периодически включается контактом 21—22 реле А. Временные диаграммы являются наиболее детальным способом записи работы релейно-контактных схем, который отражает все события, происходящие в ее работе, и позволяет рассчитывать временные характеристики схемы. Например, зная временные параметры реле А и В, можно рассчитать время, в течение которого горит (t_имп) и не горит (t_инт) лампа EL: Произведем расчет временных параметров для реле А типа НМШМ1-1000/560: t_пр = 0,4*0,15=0,06 сек; t_{пер пр} = 0,2*0,06=0,012 сек; t_{пер отп} = 0,2*0,15=0,03 сек. Произведем расчет временных параметров для реле В типа НМШМ4-560: t_пр = 0,4*0,2=0,08 сек; t_{пер пр} = 0,2*0,08=0,016 сек; t_{пер отп} = 0,2*0,2=0,04 сек. Произведем расчет времени, в течение которого горит (t_имп) и не горит (t_инт) лампа EL: t_имп = t_прв— t_{пер прв} + t_отпа^— t_{пер отпа}= 0,08-0,016+0,15-0,03=0,184 сек. t_инт = t _отпв+ t _пра = 0,2+0,06=0,26 сек.   Составить временную диаграмму для схемы на рис. 6, при условии, что реле А и В имеют замедления, представленные в таблице 3. В графе таблицы «№ п/п» указаны порядковые номера вариантов, в графе «Зам. А» — замедление реле А в секундах, в графе «Зам. В» — замедление реле В в секундах. При составлении временной диаграммы сначала приводится схема включения реле А и В, а также схема включения лампочки, затем сама диаграмма. Горизонтальный масштаб диаграммы – в одном сантиметре 0,1 с, вертикальный масштаб выбирается произвольно. Таблица №3

Последняя группа цифр логина	замедление А	замедление В
05	0,5 сек	0,1 сек

  Произведем расчет временных параметров по таблице 3 для реле А: t_пр = 0,4·0,5=0,2 сек; t_{пер пр} = 0,2*0,2=0,04 сек; t_{пер отп} = 0,2*0,5=0,1 сек. Произведем расчет временных параметров для реле В: t_пр = 0,4*0,1=0,04 сек; t_{пер пр} = 0,2*0,04=0,008 сек; t_{пер отп} = 0,2*0,1=0,02 сек. Произведем расчет времени, в течение которого горит (t_имп) и не горит (t_инт) лампа EL: t_имп = t_прв— t_{пер прв} + t_отпа^— t_{пер отпа}= 0,04-0,008+0,5-0,1=0,432 сек. t_инт = t _отпв+ t _пра = 0,1+0,2=0,3 сек.   Согласно заданных параметров таблицы 3 построена диаграмма на рисунке 8.   Рис. 8 ЗАДАЧА №3. ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫЕ МАГНИТОУПРАВЛЯЕМЫЕ КОНТАКТЫ И РЕЛЕ НА ИХ ОСНОВЕ Изобразить схему феррида с дифференциальным возбуждением, с указанием направления электромагнитных потоков в каждой обмотке, показать, как обмотка намотана на феррид. Выбор варианта: последняя цифра логина нечетная – контакт замкнут. В системах железнодорожной автоматики и связи применяются ферриды с дифференциальным возбуждением. Устройство такого феррида, используемого в устройствах связи, показано на рис. 9.   Рис. 9 Он содержит геркон, размещённый в катушке с четырьмя обмотками. Обмотки Х_l и У₁ имеют число витков в два раза большее, чем обмотки Х₂ и У₂, причём направление тока в обмотках Х_l и У_l противоположно току в обмотках Х₂ и У₂. Для срабатывания феррида необходимо пропустить ток одновременно через обмотки Х_l+Х₂ и У_l+У₂; благодаря этому создаются разностные магнитные потоки, которые вызовут притяжение пружин 1. С помощью постоянного магнита 2, наконечников из магнитной пластмассы 3 и рамендюровых пластин 4 создаётся магнитный поток удержания контактных пружин в притянутом состоянии. Для выключения феррида достаточно пропустить импульс тока через обмотки Х_l+Х₂ или У_l+У₂. Применение дифференциальных ферридов не требует для выключения контакта подачи специального импульса в обмотки, а делается это попутно в процессе установления соединений, что упрощает процесс управления МСФ и коммутационной станцией в целом.