Методические указания по выполнению лабораторных и практических работ по дисциплине«Основы автоматики» (стр. 7 )

4 Контрольные вопросы

Список контрольных вопросов:

1) Поясните для чего необходимо подавать коды с релейного конца при неправильном направлении движения.

2) Как ведет себя путевое реле И до вступления поезда при неправильном направлении движения.

3) Поясните назначение реле ИО.

4) Используя условную запись релейных схем, запишите цепь срабатывания реле ПДТ при условии, что реле ИП находится под током обратной полярности.

5) Поясните, для чего вторая обмотка реле ПДТ закорочена через собственный контакт этого реле.

6) Через какие элементы рельсовой цепи ток АЛС попадает на локомотив при неправильном направлении движения.

7) Поясните, когда и почему прекратиться кодирование с релейного конца при неправильном направлении движения

Содержание отчета:

1) Название работы;

2) цель работы;

3) заполненная таблица 1;

4) пояснения о влиянии количества свободных блок участков на работу рельсовой цепи при неправильном направлении движения и занятой рельсовой цепи;

5) ответы на контрольные вопросы.

Список литературы:

1. Основы железнодорожной автоматики и телемеханики , М.:Транспорт, 1988. – 288с., стр. 168-169.

2. Электромагнитные реле и РЦ: Электронный учебник. Омск: ОТЖТ, 2002, параграф 9.2.

Рис. 1. Схема кодовой рельсовой цепи

Лабораторная работа № 13

по дисциплине «Основы автоматики»

«Изучение и анализ работы рельсовой цепи ЭП-1»

Цель работы: изучить принцип действия рельсовой цепи наложения ЭП-1, проанализировать работу РЦ в различных режимах, научиться регулировать рельсовую цепь.

Приборы и материалы: лабораторный стенд лаборатории «Основы автоматики», комбинированный измерительный прибор, осциллограф.

План работы:

Изучение принципа действия ЭП-1 Анализ работы ЭП-1 в различных режимах, регулировка ЭП-1 Ответы на контрольные вопросы Оформление отчета

1 Изучение принципа действия ЭП-1

Электронная педаль ЭП-1 применяется в системах технической диагностики (КТСМ) для фиксации вступления поезда на участок контроля. Фиксация вступления необходима для открытия заслонок на напольных камерах, в которых располагаются датчики инфракрасного излучения (болометры). ЭП-1 является рельсовой цепью наложения, т. е. она включается в кодовую рельсовую цепь автоблокировки без установки дополнительных изолирующих стыков. Аппаратура рельсовой цепи размещается в одном путевом ящике, имеющем четыре перемычки, подключаемые к рельсам (рисунок 1).

Рисунок 1. Схема размещения рельсовой цепи наложения

Электронная педаль состоит из генератора и приемника, размещенных в одном корпусе. Генератор состоит из автогенератора, собранного на транзисторе VT3, и двухтактного усилителя мощности, выполненного на транзисторах VT1 и VT2. Автогенератор собран по схеме с общим эмиттером. В коллекторную цепь транзистора включен колебательный контур состоящий из конденсатора С1 и обмотки I трансформатора T1. Контур имеет резонансную частоту 5 кГц. Резистор R5 обеспечивает стабилизацию создаваемой генератором частоты при изменении температуры окружающей среды.

Для изучения принципа работы автогенератора приведена упрощенная схема (рисунок 3). Перед знакомством с работой схемы рекомендуется освежить в памяти знания о транзисторе и его применении (Приложения А).

Рисунок 2. Принципиальная схема ЭП-1

Рисунок 3. Упрощенная схема автогенератора ЭП-1

Ток, протекающий от плюса источника питания к минусу через резисторы R5, R2, R1, создает на них падение напряжения. Напряжение, образованное на резисторах R2 и R5, прикладывается через резистор R3 к базе и эмиттеру транзистора VT3. Транзистор открывается, сопротивление перехода эмиттер-коллектор становится малым, начинает течь ток через переход эмиттер-коллектор. После открытия транзистора подается питание на колебательный контур, образованный конденсатором C1 и обмоткой I трансформатора Т1.

Между обмотками трансформатора Т1, включенными в цепь коллектора и базы VT3, существует магнитная связь. Обмотка I, включенная в цепь коллектора (входящая в колебательный контур), создает ЭДС в обмотке III, включенной в цепь базы. ЭДС с обмотки III через конденсатор прикладывается к переходу база-эмиттер транзистора VT3, разность напряжения (снимаемого с резисторов R2 и R5) и ЭДС (с обмотки III) закрывает транзистор VT3. В контуре начинается обмен энергией между конденсатором и индуктивностью (обмоткой трансформатора). Конденсатор С1 начинает разряжаться на обмотку трансформатора I, обмотка перезаряжает конденсатор и т. д. В контуре создаются колебания переменного тока на частоте 5кГц. Из-за потерь в контуре эти колебания бы скоро ослабли (рисунок 4). Но ЭДС образуемая на обмотке III, будет переменной, а значит, при другой полуволне ЭДС будет складываться с напряжением, снимаемым с резисторов R2 и R5, и транзистор VT3 снова откроется на половину периода. Таким образом, колебательный контур получает подпитку каждый период создаваемого переменного напряжения 5 кГц и колебания в контуре становятся незатухающими.

Рисунок 4. Затухающие колебания в колебательном контуре

Обмотка I трансформатора Т1 создает ЭДС частотой 5 кГц в полуобмотках II (рисунок 2). Эти ЭДС прикладываются на вход двухтактного усилителя мощности собранного на транзисторах VT1 и VT2. ЭДС прикладывается к переходу база-эмиттер этих транзисторов. ЭДС подается на транзисторы VT1 и VT2 в противофазе, поэтому транзисторы будут открываться поочередно, от положительной полуволны VT1, а от отрицательной полуволны VT2. Благодаря поочередному открытию транзисторов с частотой 5 кГц ток от источника напряжения 12В через переходы коллектор-эмиттер VT2 и VT3 протекает по левым полуобмоткам трансформатора T2 в разных направлениях. При открытом транзисторе VT1 через выводы 1-2 трансформатора, а при открытом VT2 ­– через выводы 4-3 трансформатора.

Трансформатор Т2 согласовывает низкое входное сопротивление рельсовой линии с высоким входным сопротивлением схемы.

Напряжение сигнального тока с трансформатора Т2 подается в рельсы через фильтр образованный емкостями С5, С6 и дросселем L1. Фильтр защищает трансформатор Т2 от токов электротяги и рельсовых цепей автоблокировки. Фильтр представляет собой последовательный колебательный контур, имеющий резонансную частоту на частоте 5 кГц, поэтому для сигнального тока ЭП-1 5 кГц имеет низкое сопротивление. Для тягового тока (50Гц) и его гармоник, а также для сигнального тока (25 или 50 Гц) кодовой рельсовой цепи перегона фильтр имеет высокое сопротивление, поэтому эти токи не будут протекать на трансформатор Т2.

Резистор R4 играет роль ограничительного сопротивления, он защищает трансформатор от тока короткого замыкания при шунтировании рельсовой цепи в момент прохода поезда.

Приемник электронной педали состоит из повышающего трансформатора Т3 и выпрямительного моста собранного на диодах VD1-VD4. Питание из рельсовой цепи подается на трансформатор через фильтр образованный емкостями С8, С9 и дросселем L2. Назначение и настройка фильтра аналогичны фильтру установленному на выходе генератора рельсовой цепи.

Выпрямительный мост на диодах VD1-VD4 преобразует переменное напряжение 5 кГц в постоянное. На выходе выпрямительного моста включен конденсатор С7 сглаживающий пульсацию выпрямленного напряжения. Напряжение подается на путевое реле ИМШ, путевое реле срабатывает. В современных системах диагностики КТСМ-01, КТСМ-02 путевое реле не используется, напряжение с приемника сразу подается на вход модуля МФРЦ.

Генератор и приемник подключаются к рельсам на расстоянии 1 метр. Поскольку рельсовая цепь не имеет жестких границ в виде изолирующих стыков, шунтирование приемника происходит не при вступлении колеса на релейный или питающий конец, а при некотором приближении колесных пар к концам рельсовой цепи. Расстояние между колесной парой и концом рельсовой цепи, при котором происходит шунтирование, называется зоной дополнительного шунтирования. Зона дополнительного шунтирования при частоте сигнального тока 5кГц составляет около 50 метров. При появлении колесных пар в зоне дополнительного шунтирования или между генератором и приемником ток, протекающий по трансформатору Т3, снижается и путевое реле обесточивается.

Генератор создает напряжение в рельсах не менее 0,6 В, при этом напряжение на выходе приемника электронной педали составляет не менее 10В.

2 Анализ работы рельсовой цепи ЭП-1

2.1 Подготовка к работе

Вычертите в отчете таблицу 1. При анализе работы рельсовой цепи таблицу необходимо заполнить.

Таблица 1 - Анализ работы рельсовой цепи

Нормальный режим	Шунтовой режим
Напряже - ние на путевом реле, В	Реакция путевого реле	Шунт на участке приближения	Шунт на участке контроля	Шунт на участке удаления
Напряжение на путевом реле, В	Реакция путевого реле	Напряжение на путевом реле, В	Реакция путевого реле	Напряжение на путевом реле, В	Реакция путевого реле

2.2 Сборка схемы

Соедините проводниками выводы ЭП-1 с рельсами, источником питания и путевым реле (рисунок 5). Для этого:

1) Соедините проводниками выводы макета ПБ и МБ соответственно с выводами ПБ (1) и МБ (2) блока ЭП-1.

2) Соедините выводы «Вход РЦ» макета с выводами «Вход РЦ» (3 – 4) блока ЭП-1 (полярность значения не имеет).

3) Соедините выводы «Выход РЦ» макета с выводами «Выход РЦ» (7 – 8) блока ЭП-1 (полярность значения не имеет).

4) Соедините выводы «Обмотка реле» макета с выводами «к реле» (6 – 7) блока ЭП-1.

Рисунок 5. Подключение ЭП-1 к макету

С разрешения преподавателя включите питание макета, переключив тумблеры «Питание макета» в положение «Включено».

2.3 Регулировка рельсовой цепи, анализ работы в нормальном режиме

Настройте измерительный прибор на измерение постоянного напряжения на диапазоне 20 вольт, для этого переведите ручку измерительного прибора в положение «DCV 20» (рисунок 6).

Рисунок 6. Настройка измерительного прибора

Убедитесь в отсутствии на рельсах макета шунта. Подключите вольтметр к выводам макета «Обмотка реле».

Установите регулируемый резистор Rрег блока ЭП-1 в крайнее левое положение. Вращая регулируемый резистор Rрег, установите напряжение на путевом реле не менее 10В.

Запишите в таблицу 1 отчета состояние путевого реле в столбце «Реакция путевого реле на нормальный режим», напряжение на обмотке путевого реле.

2.4 Анализ работы в шунтовом режиме

2.4.1 Сымитируйте приближение поезда к рельсовой цепи наложения, установкой шунта на левую часть рельсовой цепи (рисунок 7), запишите в графу таблицы 1 отчета «Шунтовой режим, поезд на участке приближения» состояние путевого реле. Измерьте напряжение на обмотке путевого реле, запишите измеренное значение в таблицу 1.

Рисунок 7 Рисунок 8 Рисунок 9

2.4.2 Сымитируйте вступление поезда на рельсовую цепь наложения, установкой шунта на среднюю часть рельсовой цепи (рисунок 8), запишите в графу таблицы 1 отчета «Шунтовой режим, поезд на участке контроля» состояние путевого реле. Измерьте напряжение на обмотке путевого реле, запишите измеренное значение в таблицу 1.

2.4.3 Сымитируйте удаление поезда от рельсовой цепи наложения, установкой шунта на правую часть рельсовой цепи (рисунок 9), запишите в графу таблицы 1 отчета «Шунтовой режим, поезд на участке удаления» состояние путевого реле. Измерьте напряжение на обмотке путевого реле, запишите измеренное значение в таблицу 1.

Выключите измерительный прибор, переведя ручку в положение «Off»

2.5 Снятие осциллограммы

Настройте осциллограф на проведение измерений, для этого нажмите кнопку «1» В/дел, и кнопку частоты развертки грубо на «1 кГц». Кнопка «Синхр.» должна быть не нажата. Подключите проводники к осциллографу: один провод подключите к выводу «вход У», другой к земле «┴» (рисунок 10).

Рисунок 10 Рисунок 11

Включите осциллограф в розетку. После нагрева трубки осциллографа подключите выводы осциллографа к выводам «Вход РЦ» макета или блока ЭП-1.

Вращением ручки «Частота развертки – плавно» добейтесь устойчивого изображения сигнала. Ручками «Y» и «X» переместите синусоиду на экране так, чтобы переход через нулевое значение приходился на пересечение ординат. Вычертите в отчете клетки для осциллограммы (рисунок12), зарисуйте сигнал полученный осциллографом (сфотографируйте, распечатайте и вклейте картинку в отчет).

Выключите осциллограф из розетки.

t, сек

0

1

-1

2

U, В

Рисунок 12

3 Контрольные вопросы

По номеру группы и бригады определите из таблицы 2 номера вопросов, на которые необходимо дать ответы.

Таблица 2 Контрольные вопросы для группы второго курса с меньшим номером

	Номер бригады
	1	2	3	4	5	6	7	8
1 подгруппа	1, 6, 14, 20,	2, 7, 15, 21	3, 8, 16, 22	4, 9, 17, 23	5, 10, 18, 24	1, 11, 19, 20	2, 12, 14, 21	3, 13, 15, 22
2 подгруппа	2, 13, 18, 22	3, 6, 19, 20	1, 7, 14, 21	2, 8, 15, 22	3, 9, 14, 23	4, 10, 15, 24	5, 11, 16, 20	1, 12, 17, 21

Таблица 3 Контрольные вопросы для группы второго курса с большим номером

	Номер бригады
	1	2	3	4	5	6	7	8
1 подгруппа	3, 9, 15, 21	1, 10, 14, 22	2, 11, 15, 20	3, 12, 16, 21	4, 13, 17, 22	5, 6, 18, 23	1, 7, 19, 24	2, 8, 14, 20
2 подгруппа	1, 11, 17, 20	2, 12, 18,	3, 13, 19,	1, 6, 14, 20	2, 7, 15, 21	3, 8, 14, 22	4, 9, 15, 23	5, 10, 16, 24

1. Поясните назначение рельсовой цепи ЭП-1.