Методические указания по выполнению лабораторных и практических работ по дисциплине«Основы автоматики» (стр. 1 )

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Филиал государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Омский государственный университет путей сообщения»-

Омский техникум железнодорожного транспорта

СОГЛАСОВАНО:	УТВЕРЖДАЮ:
научно-методическая служба	заместитель директора по учебной работе
__________________________	_______________
«___»______________ 20__ г.	«___»________________ 20__ г.

Методические указания

по выполнению лабораторных и практических работ

по дисциплине

«Основы автоматики»

специальности 220204 Автоматика и телемеханика на транспорте

(по видам транспорта) (на железнодорожном транспорте)

РЕКОМЕНДОВАНО:	РАЗРАБОТАЛ:
ПЦК ____________________ _________________________	преподаватель
Протокол № ______________
«___»______________ 20___ г.

2010

Пояснительная записка

Данные методические указания предназначены для закрепления теоретических знаний и приобретения необходимых практических навыков и умений по дисциплине «Основы автоматики» для специальности 220204 Автоматика и телемеханика на транспорте (по видам транспорта) (на железнодорожном транспорте).

Работы направлены на формирование практических умений у студентов при измерении характеристик реле, закрепление пройденного материала путем анализа работы схем приборов и рельсовых цепей, получение навыка поиска неисправностей в рельсовых цепях.

Методические указания предусматривают выполнение работ на макетах лаборатории «Основы автоматики» Омского техникума железнодорожного транспорта (ОТЖТ – филиал ОмГУПСа).

Методические указания содержат 23 работы по всему курсу дисциплины «Основы автоматики».

Требования к знаниям и умениям при выполнении практических работ:

При выполнении практических работ студент должен

знать:

- конструкцию реле различных типов;

- принцип действия реле различных типов;

- назначение элементов рельсовых цепей различных типов;

- принцип работы рельсовых цепей различных типов в различных режимах;

- алгоритм поиска неисправностей в рельсовых цепях;

- конструкцию полупроводниковых приборов: БКТ, РНП, ФУ, БВМШ;

- принцип работы полупроводниковых приборов: БКТ, РНП, ФУ, БВМШ;

- алгоритм построения однониточного и двухниточного планов станции.

Уметь:

- измерять и рассчитывать электрические и временные характеристики реле;

- сравнивать полученные значения с нормативными;

- находить отказы в рельсовых цепях;

- регулировать рельсовые цепи;

- строить однониточный и двухниточный план станции.

Лабораторная работа № 1

по дисциплине «Основы автоматики»

«Измерение электрических характеристик нейтральных реле»

(2 часа)

Цель работы: научиться измерять электрические характеристики нейтральных реле, закрепить знания по конструкции и принципу работы реле Н, НМШ, АНШ.

Оборудование: лабораторный стенд №1, верхняя часть

Задание по лабораторной работе:

1. Измерить электрические характеристики реле НМШ.

2. Измерить электрические характеристики реле АНШ.

3. Измерить электрические характеристики реле Н.

4. Ответить на контрольные вопросы.

Основные теоретические положения:

Нейтральные реле не реагируют на полярность, поданного на обмотки, напряжения.

В железнодорожной автоматике используются реле первого и не первого класса надежности. К первому классу относят реле первого поколения НР (используется ограниченно), второго поколения НШ (используются ограниченно), третьего поколения НМШ, АНШ и четвертого поколения реле Н (ранее именовавшееся РЭЛ). К не первому классу надежности относятся нейтральные реле типа КДР.

Конструктивно нейтральные реле состоят из двух частей: магнитная система и контактная система. В магнитную систему реле входят: катушки с сердечником, ярмо, якорь. Контактную систему реле составляют контактные пружины, изолированные друг от друга диэлектрическими пластинами, на концах контактных пружин размещен контактирующий материал. Контактную и магнитную системы связывают тяги.

Элементы магнитной системы изготавливаются из электротехнической стали. Электротехническая сталь является магнитомягким ферромагнетиком и поэтому позволяет создать сильное магнитное поле при относительно небольшой намагничивающей силе, кроме того, этот материал обладает малой остаточной намагниченностью.

Контактная система нейтральных реле представляет группу тройников. В тройник входят фронтовой, общий и тыловой контакты. Для изготовления общего и фронтового контактов реле используется серебро. Для изготовления фронтового контакта – графито-серебрянная композиция. При отсутствии питания на обмотке замкнуты общие и фронтовые контакты, при наличии напряжения – общие и тыловые.

При подаче напряжения постоянного тока на обмотки реле создается постоянное магнитное поле, которое за счет ярма сосредоточено у якоря реле. Магнитным полем якорь притягивается к сердечнику катушек. Диамагнитный штифт на якоре препятствует касанию якорем сердечника, чем исключается залипание якоря. При перемещении якоря тяга (или диэлектрическая пластина у РЭЛ) воздействует на общие контакты реле и замыкает их с фронтовыми. После отключения напряжения с обмоток реле магнитное поле исчезает, и якорь возвращается под действием силы тяжести груза в исходное положение.

Основными электрическими характеристиками нейтральных реле являются напряжение и ток срабатывания и отпускания реле.

При измерении электрических характеристик реле используют схему, приведенную на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема проведения измерений электрических характеристик

В приведенной схеме реле В изменяет полярность напряжения на обмотке испытуемого реле. Характеристики, измеренные у реле при прямой и обратной полярности, не должны значительно отличаться.

Методические указания по выполнению лабораторной работы:

1 Снятие электрических характеристик реле

Перечертите в отчет таблицу 1.

Таблица 1 – Электрические характеристики реле

Реле	Прямая полярность, В, мА	Обратная полярность, В, мА
Uср	Iср	Uот	Iот	Uср	Iср	Uот	Iот
Реле 1
Реле 2
Реле 3

1.1 Измерение электрических характеристик реле НМШ

Переключите переключатель «Выбор реле» в положение «Реле 1». Переключите тумблер «Полярность» в положение «прямая». Выведите реостат «Регулятор напряжения» в крайнее левое положение.

Включите питание стенда, переключая тумблеры «питание макета»: «12 В» и «60В» в положение «включено».

Плавно перемещая ручку реостата вправо, определите напряжение и ток, при котором у реле 1 притянется якорь к сердечнику. Запишите в таблицу 1 значения напряжения срабатывания Uср и тока срабатывания Iср для реле 1 при прямой полярности.

Регулятором напряжения увеличьте напряжение на обмотке реле до номинального – 24 В. Перемещая плавно регулятор влево, определите напряжение и ток в момент возвращения якоря в исходное состояние. Запишите в таблицу 1 значения напряжения отпускания Uот и тока отпускания Iот для реле 1 при прямой полярности.

Переключите тумблер «Полярность» в положение «обратная». Проведите измерения напряжения и тока срабатывания и отпускания для реле 1 при обратной полярности. Занесите измеренные значения в таблицу 1.

1.2 Измерение электрических характеристик реле АНШ

Переключите переключатель «Выбор реле» в положение «Реле 2». Переключите тумблер «Полярность» в положение «прямая». Выведите реостат «Регулятор напряжения» в крайнее левое положение.

Плавно перемещая ручку реостата вправо, определите напряжение и ток, при котором у реле 2 притянется якорь к сердечнику. Запишите в таблицу 1 значения напряжения срабатывания Uср и тока срабатывания Iср для реле 2 при прямой полярности.

Регулятором напряжения увеличьте напряжение на обмотке реле до номинального – 12 В. Перемещая плавно регулятор влево, определите напряжение и ток в момент возвращения якоря в исходное состояние. Запишите в таблицу 1 значения напряжения отпускания Uот и тока отпускания Iот для реле 2 при прямой полярности.

Переключите тумблер «Полярность» в положение «обратная». Проведите измерения напряжения и тока срабатывания и отпускания для реле 2 при обратной полярности. Занесите измеренные значения в таблицу 1.

1.3 Измерение электрических характеристик реле Н

Переключите переключатель «Выбор реле» в положение «Реле 3». Переключите тумблер «Полярность» в положение «прямая». Выведите реостат «Регулятор напряжения» в крайнее левое положение.

Плавно перемещая ручку реостата вправо, определите напряжение и ток, при котором у реле 3 притянется якорь к сердечнику. Запишите в таблицу 1 значения напряжения срабатывания Uср и тока срабатывания Iср для реле 3 при прямой полярности.

Регулятором напряжения увеличьте напряжение на обмотке реле до номинального – 24 В. Перемещая плавно регулятор влево, определите напряжение и ток в момент возвращения якоря в исходное состояние. Запишите в таблицу 1 значения напряжения отпускания Uот и тока отпускания Iот для реле 3 при прямой полярности.

Переключите тумблер «Полярность» в положение «обратная». Проведите измерения напряжения и тока срабатывания и отпускания для реле 3 при обратной полярности. Занесите измеренные значения в таблицу 1.

2 Контрольные вопросы

Определите по таблице 2 номера контрольных вопросов и ответьте на них в отчете.

Таблица 2 – Номера контрольных вопросов

	1 бригада	2 бригада	3 бригада	4 бригада	5 бригада	6 бригада	7 бригада	8 бригада
Номера вопросов 1 подгруппы	1,5, 9, 10, 13, 18, 20	2,4, 8, 11, 15, 17, 19	3, 6, 7, 12, 14, 16, 21	1, 5, 9, 10, 13, 18, 20	2, 4, 8, 10, 14, 17, 19	3, 6, 7, 11, 15, 16, 21	1, 5, 9, 12, 13, 18, 20	2, 4, 8, 10, 14, 17, 19
Номера вопросов 2 подгруппы	2, 6, 7, 11, 15, 16, 19	1, 4, 8, 12, 13, 18, 20	3, 5, 9, 10, 14, 17, 21	2, 6, 7, 11, 15, 16, 19, 21	1, 4, 8, 12, 13, 14, 18, 20	3, 5, 9, 10, 15, 17, 21	2, 6, 7, 11, 13, 16, 19	1, 4, 8, 12, 14, 18, 20

Список контрольных вопросов:

1. Поясните принцип действия реле НМШ.

2. Поясните принцип действия реле АНШ.

3. Поясните принцип действия реле Н(РЭЛ).

4. Поясните, из каких материалов изготовлены контакты реле НМШ.

5. Поясните, из каких материалов изготовлены контакты реле АНШ.

6. Поясните, из каких материалов изготовлены контакты реле Н (РЭЛ).

7. Приведите графическое обозначение обмотки реле НМШ в принципиальных схемах.

8. Приведите графическое обозначение обмотки реле АНШ в принципиальных схемах.

9. Приведите графическое обозначение обмотки реле Н(РЭЛ) в принципиальных схемах.

10. Приведите графическое обозначение контакта реле НМШ в принципиальных схемах.

11. Приведите графическое обозначение контакта реле АНШ в принципиальных схемах.

12. Приведите графическое обозначение контакта реле Н(РЭЛ) в принципиальных схемах.

13. Поясните нумерацию контактов реле НМШ.

14. Поясните нумерацию контактов реле АНШ.

15. Поясните нумерацию контактов реле Н(РЭЛ).

16. Укажите, принадлежит ли реле НМШ к первому классу надежности, поясните ответ.

17. Укажите, принадлежит ли реле АНШ к первому классу надежности, поясните ответ.

18. Укажите, принадлежит ли реле Н(РЭЛ) к первому классу надежности, поясните ответ.

19. Поясните назначение диамагнитного штифта.

20. Перечислите, какими свойствами должны обладать элементы магнитной системы нейтральных реле.

21. Укажите, сколько тройников имеют исследуемые реле.

Требования к содержанию отчета:

Отчет по практической работе выполняется один на бригаду. Отчет должен содержать:

- название работы,

- перечень студентов бригады выполнявших работу,

- номер учебной группы,

- номер подгруппы,

- номер бригады,

- цель работы,

- заполненная таблица измерений,

- контрольные вопросы и ответы на них.

Список литературы:

, «Основы железнодорожной автоматики и телемеханики» – М.:Транспорт, 1988.–288с., стр. 47-50, стр. 83-84. «Электромагнитные реле и рельсовые цепи» КОП, М.:УМЦ МПС, 2003.

Лабораторная работа № 2

по дисциплине «Основы автоматики»

«Измерение электрических характеристик пусковых и аварийных реле»

(2 часа)

Цель работы: научиться измерять электрические характеристики реле, закрепить знания по конструкции и работе аварийных и пусковых реле.

Оборудование: лабораторный стенд №2, верхняя часть

Задание по лабораторной работе:

1. Измерить электрические характеристики реле ПМПШ.

2. Измерить электрические характеристики реле НМПШ.

3. Измерить электрические характеристики реле АСШ.

4. Измерить электрические характеристики реле С5.

5. Измерить электрические характеристики реле ППР.

6. Ответить на контрольные вопросы.

Основные теоретические положения:

Аварийные и пусковые реле предназначены для управления мощными электрическими цепями, такими как цепи питания в питающих установках ЭЦ, цепях управления стрелочными электроприводами.

Для защиты контактов от разрушения при искрообразовании они изготовлены из металлокерамического сплава СрКд86-14. Для невозможности появления устойчивой электрической дуги увеличено расстояние между контактами реле и рядом с контактами размещены магниты дугогашения.

Конструкция и принцип действия нейтральных пусковых и аварийных реле не отличается от реле НМШ или Н(РЭЛ).

Поляризованное малогабаритное пусковое реле ПМПШ-150/150 применяют в схеме включения стрелочного электропривода совместно с реле НМПШ3-0,2/220. Магнитная система поляри­зованного реле (рис.1) состоит из катушек 1, надетых на сердечники 2, постоянного магнита 3 и поляризованного якоря 4. К якорю шарнирно прикреплена изоляционная планка 5, с помощью которой осуществляется переключение контактов. Усиленные контакты ну и пу снабжены магнитами дугогашения искры.

Рис.1. Конструкция и нумерация контактов реле ПМПШ

При отсутствии тока в обмотках якорь остается и удерживается потоками постоянного магнита в том положении, в кото­ром он находился в момент выключения тока. Якорь реле (рис.1) показан в нормальном положении. В этом состоянии общие контакты о замкнуты с нормальными контактами н. Магнитный поток ФП постоянного магнита 3 разветвляется по двум парал­лельным ветвям (как показано сплошными линиями) в виде потоков ФП1 и ФП2. Эти потоки были бы равны, если бы якорь занимал среднее положение. Однако якорь никогда среднего положения не занимает и всегда находится в одном из крайних положений (на рис. 1 в ле­вом). Благодаря увеличению воздушного зазора справа и уменьше­нию его слева поток левого сердечника превышает поток правого. За счет разности этих потоков ΔФП=ФП1–ФП2 якорь удерживается в левом положении.

Магнитный поток Фк, создаваемый катушками, всегда в одном стержне складывается с потоками постоянного магнита, а в другом — вычитается. Для того чтобы якорь перебросился в правое положение, необходимо по обмоткам катушек пропу­стить ток такой полярности, чтобы магнитные потоки постоянного магнита и катушек складывались в правом стержне (в левом они будут вычитаться). За счет суммарного магнитного потока якорь реле перебросится в правое положение. После выключения тока якорь остается в этом положении, так как теперь уже поток ФП2 будет превышать поток ФП2. Для возвращения якоря в преж­нее положение необходимо пропустить ток другой полярности.

Реле ППР работает по подобному принципу, но это реле не содержит тяг и общие контакты реле располагаются на якоре реле.

Поляризованные реле не принадлежат к первому классу надежности, поскольку нет гарантии переключения поляризованного якоря реле.

Основными электрическими характеристиками реле являются напряжение и ток притяжения и отпускания нейтрального якоря, напряжение и ток переброса поляризованного якоря. Электрические характеристики реле не должны сильно отличаться при изменении полярности напряжения.

Методические указания по выполнению лабораторной работы:

1 Выполнение работы

1.1 Подготовка к работе

Оформите отчет: название, цель работы.

Перечертите в отчет таблицу 1.

Таблица 1 – Электрические характеристики реле.

Реле	Прямая полярность, В	Обратная полярность, В
Uср	Uот	Uпер	Uср	Uот	Uпер
Реле 1 (ПМПШ)	–	–		–	–
Реле 2 (НМПШ)			–			–
Реле 3 (АСШ)			–			–
Реле 4 (С5)			–			–
Реле 5 (ППР)	–	–		–	–

Установите на макете тумблер «полярность» в положение «прямая». Переключатель «Выбор реле» в положение «1». Установите реостат в крайнее правое положение. С разрешения преподавателя подайте питание на стенд переключая тумблеры «Питание макета»: «12В» и «60В» в положение «Включено».