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1、第二章 信号基础设备,第一节 信号继电器 第二节 信号机 第三节 轨道电路 第四节 转辙机 第五节 计轴器 第六节 应答器 (信标) 第七节 交叉感应电缆环线,返回,第一节 信号继电器,2. 1. 1 信号继电器的基本工作原理 1. 继电器组成 继电器主要由电磁系统和接点系统两部分构成, 如图2-1-1 所示, 其中电磁系统由线圈、铁芯、轭铁和可动的衔铁组成, 是继电器的感知机构, 用来感知和接受输入量。接点系统由动接点和静接点组成, 是继电器的执行机构, 实现对其他设备的控制。 2. 工作原理,下一页,返回,第一节 信号继电器,如图2-1-1 所示, 当线圈中通入一定大小的电流后, 在衔铁和
2、铁芯之间产生一定数量的磁通, 该磁通经铁芯、衔铁及轭铁, 形成闭合磁路, 铁芯对衔铁产生吸引力, 当吸引力增大到克服衔铁向铁芯运动的阻力时, 衔铁被吸向铁芯。衔铁上的动接点随之动作, 与前接点接通, 被控电路中红灯亮; 当线圈中电流Ix 减小, 吸引力随之减小, 当电流减小到产生的电磁吸引力不足以克服衔铁重力时, 衔铁依靠重力作用落下, 动接点与后接点接通, 被控电路中绿灯亮。 2. 1. 2 信号继电器的分类 按继电器的动作原理, 可以分为电磁继电器、感应继电器、热继电器和固态继电器,见表2-1-1。,上一页,下一页,返回,第一节 信号继电器,按动作电流, 可以分为直流继电器、交流继电器及整
3、流继电器。 直流继电器, 由直流电源供电。按照电流的极性不同, 可分为无极、偏极和有极继电器。直流继电器都是电磁继电器。 交流继电器, 由交流电源供电。 整流继电器用于交流电路中, 通过整流部件将交流电转换为直流电。 按动作速度, 可以分为快速动作继电器及缓动继电器。 快速动作继电器, 衔铁动作时间小于0. 1 s。正常动作继电器, 衔铁动作时间为0. 10. 3 s, 大部分信号继电器属于此类。缓动继电器, 衔铁动作时间大于0. 3 s, 包括缓吸和缓放两种, 例如时间继电器主要取其缓放特征。,上一页,下一页,返回,第一节 信号继电器,按继电器输量的物理性质, 可分为电流继电器、电压继电器、
4、功率继电器、频率继电器和非电量继电器。非电量继电器的吸起和落下反映非电量(温度、压力、速度等) 的变化。 按继电器执行部件的构造原理(有无接点), 可将继电器分为有接点继电器和无接点继电器, 例如铁磁无接点继电器和半导体无接点继电器。 按继电器接点结构, 可分为普通接点继电器和加强接点继电器。 普通接点继电器, 开断功率较小, 能满足一般信号电路的要求, 多数信号继电器为普通接点继电器。加强接点继电器, 具有开断功率较大的通路能力, 以满足电压较高、电流较大的信号电路的要求。,上一页,下一页,返回,第一节 信号继电器,按工作可靠度, 可分为安全型继电器和非安全型继电器。 安全型继电器, 依靠自
5、身结构满足系统的要求, 主要依靠重力作用释放衔铁。非安全型继电器, 断电后依靠弹力保证继电器落下, 又称为弹力式继电器。 2. 1. 3 安全型继电器 20 世纪60 年中期, 我国技术人员自主设计了体积较小的AX 系列安全型继电器, 它与座式继电器和大插入式继电器相比, 结构新颖、质量小、体积小、安全性高、性能稳定, 能满足信号电路对继电器提出的各种要求。AX 系列安全型继电器是我国城市轨道交通信号继电器的主要定型产品。,上一页,下一页,返回,第一节 信号继电器,安全型继电器是24 V 系列的重力式、弹力式直流无极继电器, 有很多种类, 特性和线圈电阻值各不相同, 在信号电路中有不同的作用。
6、其典型结构为无极继电器, 其他各类型继电器由无极继电器派生。 1. 安全型继电器的特点 在铁路信号系统中, 凡是涉及行车安全的继电电路, 都必须采用安全型继电器。所谓安全型继电器, 是指它的结构必须符合故障安全原则(发生安全侧故障的可能性远远大于发生危险侧故障的可能性。处于禁止运行状态的故障有利于行车安全, 称为安全侧故障; 处于允许运行状态的故障可能危及行车安全, 称为危险侧故障)。,上一页,下一页,返回,第一节 信号继电器,它是一种故障不对称器件,在故障情况下, 使前接点闭合的概率远小于使后接点闭合的概率。这样, 就可以用前接点代表危险侧信息, 用后接点代表安全侧信息。 为了达到故障安全要
7、求, 安全型继电器在结构上有以下特点: 前接点采用熔点高、不会因熔化而使前接点粘连的导电性能良好的材料。 增加衔铁质量, 采用“重力恒定” 原理, 在线圈断电时, 强制将中接点与前接点断开。,上一页,下一页,返回,第一节 信号继电器,采用剩磁极小的铁磁材料构成磁路系统, 并在衔铁与极靴之间设有一定厚度的非磁性止片, 当衔铁吸起时, 仍有一定的气隙, 以防剩磁吸力将衔铁吸住。 衔铁不致因机械故障而卡在吸起状态。 安全型继电器的寿命, 主要指接点的寿命, 包括电寿命和机械寿命。继电器的电寿命,规定为: 普通接点2106 次; 加强接点2105 次; 有极继电器的加强接点、反位接点, 接通1105
8、次, 断开1103 次; 机械寿命为10106 次。 2. 安全型继电器分类,上一页,下一页,返回,第一节 信号继电器,(1) 直流无极继电器 1) 结构 JXJC-1700 型直流无极继电器的结构如图2-1-2 所示。由直流电磁系统、接点系统、外罩等部分组成。直流电磁系统主要由线圈、铁芯、衔铁、轭铁等组成, 轭铁下部连接重锤片。线圈分为前圈和后圈, 可根据电路需要设置单线圈控制、双线圈串联控制或双线圈并联控制。 接点系统位于电磁系统的上面, 包括拉杆和接点组, 拉杆通过接点架和螺钉紧固在轭铁上, 使两者成为整体。接点系统采用两排纵列式联动结构, 接点组数只能成偶数增减, 拉杆中心线与接点中心
9、线一致, 减少传动损失。,上一页,下一页,返回,第一节 信号继电器,接点单元包括由锡磷青铜制成的接点片与由黄铜制成的托片两部分, 两组对称地压制在胶木内。 2) 工作原理 JXJC-1700 型继电器电磁系统如图2-1-3 所示。在线圈中加上直流电后, 线圈中的电流I 使铁芯磁化, 在铁芯内产生磁通, 它由铁芯极靴处经过主工作气隙 (单位为mm) 进入衔铁, 又经第二个工作气隙 进入轭铁, 然后回到铁芯, 形成一个闭合磁路。 在工作气隙 处, 由于磁通 的作用, 铁芯与衔铁间产生电磁吸引力FD , 当FD 大到足以克服衔铁转动的机械力FJ 时, 衔铁与铁芯吸合。,上一页,下一页,返回,第一节
10、信号继电器,此时衔铁通过拉杆带动动接点运动,使后接点断开, 前接点闭合, 此时继电器处于励磁状态(吸起状态)。当线圈中的电流减小时, 铁芯中的磁通按一定规律减小, 吸引力也随着减小。当电流小到一定值时, 它所产生的吸引力小于机械力, 衔铁离开铁芯被释放, 拉杆带动动接点运动, 使之与前接点断开, 与后接点闭合, 此时继电器处于失磁状态(落下状态)。 (2) 偏极继电器 偏极继电器是为了满足信号电路中鉴别电流极性的需要设计的。例如JPXC-1000 型偏极继电器, 如图2-1-4 所示。 1) 结构,上一页,下一页,返回,第一节 信号继电器,JPXC-1000 型偏极继电器接点系统与无极继电器基
11、本相同, 磁路系统结构有所不同,如图2-1-5 所示。铁芯的极靴是方形的, 在极靴下方用两个螺丝固定一个L 形的永久磁钢,衔铁处于极靴和永久磁钢之间, 受永久磁钢的作用力处于落下状态。永久磁钢由铝镍钴合金材料制成, 上部为N 极, 下部为S 极。偏极继电器的两组线圈串联使用, 接线方式与无极继电器相同。 2) 工作原理 它与无极继电器不同, 衔铁的吸起与线圈中电流的极性有关, 只有通过规定方向的电流(1 正4 负) 时, 衔铁才会吸起, 而电流方向相反(1 负4 正) 时, 继电器不动作。,上一页,下一页,返回,第一节 信号继电器,偏极继电器只有一种稳定状态, 衔铁靠电磁力吸起, 断电立即落下
12、。 在偏极继电器的电气特性中要加一条特殊标准, 即反向加200 V 电压, 衔铁不吸起, 保证继电器工作的可靠性。 (3) 有极继电器 有极继电器根据线圈中电流极性不同, 具有定位和反位两种稳定状态, 这两种稳定状态在线圈中电流消失后保持不变, 故又称之为极性保持继电器。常见的有极继电器有JYJXCJ3000型、JYXC-660 型、JYXC-270 型、JYJXC-135/220 型等。JYJXC-135/220 型有极继电器如图2-1-6 所示。,上一页,下一页,返回,第一节 信号继电器,1) 结构 有极继电器的磁路结构与无极继电器基本相同, 不同的是用一块端部为刀形的长条永久磁铁代替部分
13、轭铁, 永久磁铁与轭铁用螺钉联结。止片由锡磷青铜板制成, 外层镀镍, 它在衔铁落下时起限位作用。JYJXC-135/220 型有极继电器磁路系统结构如图2-1-7 所示。有极继电器常用定位和反位来表示继电器的状态, 衔铁和铁芯极靴之间的间隙最小时的位置规定为定位(即吸起状态), 此时动接点闭合的接点叫作定位接点; 衔铁和铁芯极靴之间的间隙最大时的位置规定为反位(即落下状态), 此时动接点闭合的接点叫作反位接点。,上一页,下一页,返回,第一节 信号继电器,2) 工作原理 线圈通入规定方向电流时, 继电器吸起, 断电后衔铁保持在吸起位置; 通以反向电流时, 继电器落下, 断电后衔铁保持在落下位置。
14、 以分线圈使用的有极继电器JYJXC-135/220 型为例, 规定前圈的电源片3 接电源正极,4 接电源负极时, 为定位吸起状态; 而后圈的电源片2 接电源正极, 1 接电源负极时, 为反位落下状态。 以两线圈串联使用的有极继电器, 如JYXC-660 型、JYXC-270 型、JYJXC-J3000 型有极继电器为例, 电源片1 接电源正极, 4 接电源负极, 为定位吸起状态; 反之, 为反位落下状态。 ( 4) 整流式继电器,上一页,下一页,返回,第一节 信号继电器,整流式继电器用于交流电路中。它通过内部的半波或全波整流电路将交流电变为直流电而动作。之所以如此, 是为了避免在AX 系列继
15、电器中采用结构形式完全不同的交流继电器, 以提高产品的系列化、通用化程度。常见的整流式继电器有JZXC-480 型、JZXCH0.14/0. 14 型、JZXC-H156 型、JZXC-H18 型等。JZXC-H0. 14/0. 14 型整流继电器如图2-1-8 所示。 1) 结构 整流式继电器的电磁系统与无极继电器的相同, 接点系统的结构与无极继电器的相同,零部件全部通用, 只是接点的编号有区别。在接点组上方安装由二极管组成的半波或全波整流电路。,上一页,下一页,返回,第一节 信号继电器,2) 工作原理 整流式继电器动作原理与无极继电器的相同, 但由于交流电源通过整流后动作继电器,在线圈上加
16、上的是全波或半波的脉动直流电, 工作时发出响声, 对继电器正常工作带来不利影响。 ( 5) AX 系列安全型继电器的型号表示 AX 系列安全型继电器用汉语拼音字母和数字表示, 字母表示继电器种类, 数字表示线圈的电阻值(单位为)。例如, JWJXC-H80/0. 06, 具体含义如下:,上一页,下一页,返回,第一节 信号继电器,继电器的文字符号含义见表2-1-2。,上一页,下一页,返回,第一节 信号继电器,(6) 安全继电器的特性 1) 电气特性 额定值: 满足继电器安全系数所必须接入的电压或电流值。AX 系列继电器的额定电压为24 V, 轨道继电器、灯丝继电器、道岔启动继电器除外。 工作值: 向继电器线圈通电, 直到前接点全部闭合, 并满足规定接点压力所需要的最小电压或电流值。一般不大于额定值的70%。 反向工作值: 向继电器线圈反向通电, 直到衔铁止片与铁芯接触、全部前接点闭合,并满足接点压力需求的最小电压或电流值。一般略大于工作值, 不大于工作值的120%。,上一页,下一页,返回,第一节 信号继电器,造成反向工作值大于工
