АВАРИЙНОЕ РЕЛЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Полезная модель относится к железнодорожной автоматике и телемеханике и может применяться в имеющих несколько вводов системах электропитания различных объектов, где требуется повышенная надежность переключения с основного источника на резервный в том случае, если на основном источнике напряжение уменьшилось ниже заданного уровня.
Известно аварийное реле переменного тока первого поколения, используемое в железнодорожной автоматике и телемеханике с целью контроля уровня питающего напряжения и переключения нагрузки с основного источника на резервный в том случае, если на основном источнике напряжение уменьшилось ниже заданного уровня (Сороко В.И., Милюков В.А. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики: Справочник; в 2 кн. Кн.1. - 3-е изд. - М.: НПФ «Планета», 2000. - с.368-377). Это устройство содержат диодный выпрямитель и реле постоянного тока в качестве контрольно-переключающего элемента. Основным недостатком аварийного реле переменного тока первого поколения является низкий нерегулируемый уровень напряжения выключения. Так, для реле типа АШ2-220, рассчитанного на питающее напряжение 220 В, напряжение включения составляет 180 В, а напряжение выключения - 75 В; для реле типа АПШ-220 в малогабаритном исполнении напряжение включения - 150 В, напряжение выключения - 40 В (Сороко В.И., Милюков В.А. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики: Справочник; в 2 кн. Кн.1. - 3-е изд. - М.: НПФ «Планета», 2000. - с.375). Столь низкие напряжения выключения аварийных реле переменного тока приводят к тому, что при понижении по различным причинам питающего напряжения на основном источнике до уровня, незначительно превышающего напряжение выключения реле упомянутых выше типов, последние не переключают системы железнодорожной автоматики и телемеханики на резервный источник. Однако системы железнодорожной автоматики и телемеханики
перестают функционировать при столь низком уровне питания (около 75 В при реле АШ2-220 и около 40 В при реле АПШ-220). На практике такие случаи служили причиной крупных аварий.
Известно аварийное реле переменного тока второго поколения. Это реле содержат диодный выпрямитель и реле постоянного тока в качестве контрольно-переключающего элемента с пороговым элементом в виде стабилитрона, который позволил поднять порог выключения устройства и увеличить коэффициент возврата, определяемый отношением напряжения выключения реле к напряжению его включения (Сороко В.И., Милюков В.А. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики: Справочник; в 2 кн. Кн.1. - 3-е изд. - М.: НПФ «Планета», 2000. - с.375). Например, аварийное реле переменного тока типа АСШ2-220 имеет напряжение включения 190 В, а напряжение выключения 133 В. Хотя и этот порог выключения реле нельзя признать удовлетворительным (часть систем железнодорожной автоматики и телемеханики при напряжении около 133 В прекращает функционировать), все же число опасных случаев на железных дорогах уменьшилось.
Однако в аварийном реле переменного тока второго поколения со стабилитроном в качестве задающего порог элемента, обеспечившим более высокий коэффициент возврата, содержится опасный отказ, который на практике обнаружил себя при аварии на одном из железнодорожных переездов. Причина оказалась в том, что при пробое стабилитрона порог выключения реле и, следовательно, коэффициент возврата, резко понизился (например, в приведенном случае он оказался равным 32 В), и, как следствие, переезд остался открытым для движения автотранспорта при наличии поезда на участке приближения к переезду, что привело к столкновению поезда с проезжавшим через переезд автомобилем.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является аварийное реле переменного тока (RU №50716, Н 01 Н 47/00, 2004). Оно содержит два электромагнитных реле постоянного тока, обмотки которых подключены к источнику переменного тока через инверсно направленные по отношению
друг другу диоды, причем в цепи обмотки первого электромагнитного реле включены два переменных резистора, один из которых шунтирован нормально замкнутым контактом второго электромагнитного реле, а в цепи обмотки второго электромагнитного реле включены постоянный резистор и нормально разомкнутый контакт первого электромагнитного реле. Это аварийное реле переменного тока не имеет опасного отказа и, следовательно, относится к группе приборов первого класса надежности, а также обладает высоким коэффициентом возврата, причем напряжение включения и выключения может плавно регулироваться с помощью переменных резисторов. Однако, как показали тщательные экспериментальные исследования, в случае понижения напряжения на источнике питания переменного тока до стационарного состояния, равного напряжению выключения первого электромагнитного реле, на время этого стационарного состояния образуется пульс-пара из первого и второго электромагнитных реле, и они начинают работать в режиме импульсного генератора. Причина в том, что при напряжении на обмотке электромагнитного реле, равному напряжению его выключения, тяговое усилие протекающего через обмотку тока существенно уменьшает силу гравитационного возврата якоря с помощью противовеса. В результате время возврата якоря первого электромагнитного реле в исходное положение сильно увеличивается, в то время как второе электромагнитное реле, отключаемое полностью нормально разомкнутым контактом первого электромагнитного реле, замыкает свой тыловой контакт во много раз быстрее. Это значит, что при относительно малом воздушном зазоре между якорем и сердечником первого электромагнитного реле шунтирование резистора в его цепи заставляет якорь притянуться к сердечнику, замкнуть нормально разомкнутый контакт в цепи второго электромагнитного реле, которое при этом включается. Далее начинается новый цикл в работе образовавшейся пульс-пары.
Хотя в практике вероятность такого события невелика, в случае его возникновения существенно ухудшается качество электроэнергии для потребителей, возможно появление многократно повторяющихся коммутационных
перенапряжений, являющихся причиной повреждений элементов нагрузки у потребителей. Следовательно, наличие такого режима снижает надежность функционирования аварийного реле переменного тока.
Задача полезной модели - повысить надежность аварийного реле переменного тока.
Поставленная задача решается тем, что в аварийном реле переменного тока, содержащем первое и второе электромагнитное реле, два переменных резистора и постоянный резистор, первый и второй диоды, причем катод второго диода подключен к аноду первого диода и к первому выходу источника питания переменного тока, анод второго диода соединен через последовательно включенные постоянный резистор, замыкающий контакт первого электромагнитного реле и обмотку второго электромагнитного реле с вторым выходом источника питания переменного тока, а катод первого диода соединен через последовательно соединенные первый и второй переменные резисторы и обмотку первого электромагнитного реле с вторым выходом источника питания переменного тока, при этом второй переменный резистор шунтирован размыкающим контактом второго электромагнитного реле, замыкающий контакт первого электромагнитного реле дополнен размыкающим контактом, которые вместе образуют контактный тройник с тыловым, общим и фронтовым контактами, при этом общий контакт тройника соединен с обмоткой второго электромагнитного реле, фронтовой контакт тройника подключен к выводу постоянного резистора, параллельно замыкающему контакту первого электромагнитного реле подключен замыкающий контакт второго электромагнитного реле, а тыловой контакт тройника соединен с вторым выводом источника питания переменного тока.
На чертеже представлена схема аварийного реле переменного тока.
Аварийное реле переменного тока 1 содержит первое 2 и второе 3 электромагнитные реле, два переменных резистора 4 и 5 и постоянный резистор 6, первый 7 и второй 8 диоды, причем катод второго диода 8 подключен к аноду первого диода 7 и к первому выходу источника питания переменного
тока 9. Анод второго диода 8 соединен через последовательно включенные постоянный резистор 6, замыкающий контакт 10 первого электромагнитного реле 2 и обмотку второго электромагнитного реле 3 с вторым выходом источника питания переменного тока 9. Катод первого диода 7 соединен через последовательно включенные первый 4 и второй 5 переменные резисторы и обмотку первого электромагнитного реле 2 с вторым выходом источника питания переменного тока 9, при этом второй переменный резистор 5 шунтирован размыкающим контактом 11 второго электромагнитного реле 3. Замыкающий контакт 10 первого электромагнитного реле 2 дополнен размыкающим контактом, которые вместе образуют контактный тройник с тыловым 12, общим 13 и фронтовым 14 контактами, при этом общий контакт 13 тройника соединен с обмоткой второго электромагнитного реле 3, фронтовой контакт 14 тройника подключен к выводу постоянного резистора 6, параллельно замыкающему контакту 10 первого электромагнитного реле 2 подключен замыкающий контакт 15 второго электромагнитного реле 3, а тыловой контакт 12 тройника соединен со вторым выводом источника питания 9.
Работа реле осуществляется следующим образом.
При появлении напряжения в источнике питания переменного тока 9 переменный ток поступает к диоду 7, с выхода которого через переменный резистор 4 выпрямленное напряжение подается на обмотку первого электромагнитного реле 2 через размыкающий контакт 11 второго электромагнитного реле 3. Если уровень напряжения источника питания 9 превышает настроенный переменным резистором 4 уровень включения первого электромагнитного реле 2, последнее срабатывает и замыкающим контактом 10 подключает питание к обмотке второго электромагнитного реле 3, которое является выходным элементом в схеме аварийного реле переменного тока 1.
При возникновении случая понижения напряжения на источнике питания переменного тока до стационарного состояния, равного напряжению выключения первого электромагнитного реле 2, это реле с произвольным временем выключается. При этом второе электромагнитное реле 3 выключится
лишь в тогда, когда замкнется тыловой контакт 12, шунтирует обмотку второго электромагнитного реле 3. Такое решение предотвращает образование пульс-пары из первого 2 и второго 3 электромагнитных реле.
Любой отказ в предлагаемой схеме аварийного реле переменного тока переводит ее в защитное состояние, исключающее изменение коэффициента возврата реле.
Работоспособность заявляемого устройства для контроля напряжения и защищенность его от опасных отказов проверены экспериментально.