Анализ методов контроля параметров электромагнитных реле железнодорожной автоматики

 

Для обеспечения соответствия ЭТТ реле железнодорожной автоматики проходят трудоемкий процесс регулировки и проверки на заводах-изготовителях, а также при входном контроле в РТУ сразу после получения и после длительного хранения. В процессе эксплуатации реле так же периодически проверяются и регулируются по всему комплексу параметров, так как в процессе длительной эксплуатации параметры реле изменяются. В настоящее время все основные работы по ремонту, регулировке и проверке параметров реле сосредоточены на ремонтно-технологических участках СЦБ [8,9].

Технология проверки электромагнитных реле первого класса надежности в РТУ изложена в технологической карте «Аппаратура СЦБ. Технологический процесс ремонта РМ32-ЦШ 09.36-85» [10]. Согласно [10] ремонт и проверка приборов СЦБ выполняется с соблюдением принципа двойной проверки. Регулировку и измерение электрических, временных и механических параметров реле осуществляет электромеханик-регулировщик, а контрольную проверку и пломбирование – другой электромеханик или старший электромеханик, имеющий право приема аппаратуры и печать для пломбирования. Согласно техническим условиям (ТУ) завода-изготовителя для электромагнитных реле первого класса надежности типов НМШ (ТУ32ЦШ72-76) и РЭЛ (ТУ32ЦШ451-86) измерению в процессе проверки и ремонта реле в РТУ подлежат следующие параметры:

1) электрические параметры: напряжение (ток) срабатывания реле при прямой полярности; напряжение (ток) срабатывания реле при обратной полярности; напряжение (ток) отпускания реле; сопротивление обмотки реле; переходное сопротивление контактов;

2) временные параметры: время срабатывания реле; время отпускания реле;

3) механические параметры: высота антимагнитного штифта; межконтактный зазор в крайних положениях якоря и при перелете контактов; совместный ход фронтовых и тыловых контактов; контактное давление фронтовых и тыловых контактов; неодновременность замыкания фронтовых и тыловых контактов.

Гарантировать безотказную работу реле в течение заданного срока эксплуатации возможно только при условии точного измерения их электрических, временных и механических параметров, а также соответствия этих параметров ТУ завода-изготовителя и технологическим картам на ремонт реле в РТУ. Электромеханик при проверке нейтральных реле в РТУ, в соответствии с технологическим процессом, должен выполнить измерение не менее пяти механических, пяти электрических и двух временных параметров. При этом общее число измерений, приходящихся на одно реле, может достигать до 50 для механических параметров и до 21 для электрических параметров, в зависимости от числа контактов и количества обмоток реле.

Для измерения электрических параметров реле в РТУ используют типовой универсальный стенд для испытания реле СЦБ, дешифраторных ячеек и трансмиттеров типа СИ-СЦБ заводского изготовления [11] или упрощенный специализированный стенд, изготавливаемый самостоятельно в РТУ [9]. Стенд представляет собой набор регулируемых вторичных источников питания, стрелочных электроизмерительных приборов, электросекундомера и вспомогательных коммутационных устройств. Стенд позволяет измерять напряжение (ток) срабатывания и отпускания реле постоянного и переменного тока с напряжением перегрузки до 250 В, а также переходное сопротивление контактов методом вольтметра-амперметра. Регулировку напряжения (тока) на обмотке реле осуществляют с помощью ЛАТРа. В качестве измерительных приборов до 1974 года применялись электромагнитные приборы М24 с установкой шунтов и добавочных резисторов, а с 1974 года внешний комбинированный прибор Ц4312. Комбинированный измерительный прибор Ц4312 имеет класс точности 1,0 по постоянному и 1,5 по переменному току, а приборы М24 - 1,5 по постоянному и 2,5 по переменному току.

Измерение сопротивления обмотки реле производят любым способом, обеспечивающим погрешность не более ±1%. Для измерения сопротивления обмоток реле используют ампервольтметр Ц4312 или омметр Щ-30. Для токовых реле, имеющих малое сопротивление обмотки, используют мост постоянного тока. Наличие короткозамкнутых витков в обмотках реле определяют с помощью отдельного прибора [9], представляющего собой мост переменного тока. При насадке на сердечник катушки с короткозамкнутыми витками, индуктивное сопротивление плеча изменится, что приведет к разбалансу моста, и отклонению стрелки миллиамперметра.

Измерение переходного сопротивления контактов проводят четырехпроводным методом, позволяющим исключить влияние соединительных проводов на результаты измерения. Через измеряемые контакты пропускают ток 0,5 А и с помощью милливольтметра измеряют падение напряжения на контактах, значение которого будет пропорционально переходному сопротивлению контактов. Если переходное сопротивление контактов больше нормы, то производят еще три измерения для исключения ошибки [10]. Точное измерение переходного сопротивления контактов возможно только при наличии стабильного источника тока, который в универсальном стенде СИ-СЦБ отсутствует.

К недостаткам технологии измерения электрических параметров реле относятся:

- невысокий класс точности измерительных приборов;

- низкая чувствительность измерительных приборов электромагнитного типа;

- неравномерность шкалы стрелочных измерительных приборов;

- частые отказы измерительных приборов из-за пропадания электрических цепей или увеличения переходного сопротивления в контактах переключателей пределов измерений;

- отсутствие в стенде стабилизированных источников питания, что увеличивает погрешность измерения;

- ручная регулировка выходного напряжения (тока) с помощью ЛАТРа, не обеспечивающая достаточной точности измерения;

- большое количество ручных операций при измерении параметров реле (до 30 коммутаций на одно реле).

Измерение временных параметров реле осуществляется с помощью универсального стенда для проверки приборов СЦБ и электросекундомера типа ПВ-53Щ, встроенного в стенд, или с помощью внешнего цифрового измерителя временных параметров реле Ф291 [12]. Стрелочный электросекундомер ПВ-53Щ имеет шаг измерения временных интервалов 10 мс, а цифровой измеритель временных параметров реле Ф291 – 1 мс.

Недостатками технологии измерения временных параметров реле являются:

- низкая точность измерения времени срабатывания и времени отпадания нормальнодействующих реле, особенно электросекундомером ПВ-53Щ;

- невозможность измерения времени дребезга контактов, так как оно сопоставимо, либо меньше шага измерения электросекундомера ПВ-53Щ и Ф291;

- возможность попадания электромеханика под опасное напряжение (220В) при измерении временных параметров электросекундомером ПВ-53Щ;

- затраты времени на сборку схемы измерения временных параметров реле.

В настоящее время измерение механических параметров реле осуществляется различного рода приспособлениями, шаблонами, граммометрами, щупами и т.п.

Высота антимагнитного наклепа согласно ЭТТ к реле первого класса надежности нормируется, так как она оказывает существенное влияние на коэффициент возврата, электрические и другие параметры реле. Сейчас эта операция проводится вручную, с помощью набора щупов №2 и №3 [10], причем электромеханик-регулировщик визуально определяет момент равенства измеряемой величины и подбираемых щупов. Также измерение высоты антимагнитного наклепа может проводиться при помощи устройства на базе стрелочного индикатора часового типа (люфтомера) [9], позволяющего определять высоту антимагнитного наклепа с точностью до 0,01 мм. Данная технология измерения высоты антимагнитного наклепа отличается субъективностью при оценке измеряемой величины, малой производительностью и требует от электромеханика напряженного и утомительного визуального контроля.

Совместный ход фронтовых (тыловых) контактов определяется ходом якоря от момента прямого касания замыкающихся контактов до момента полного притяжения (отпускания) реле. Измерение этого параметра производится щупами при визуальном контроле нахождения общих контактов в соприкосновении с фронтовыми (тыловыми). Необходимый совместный ход фронтовых и общих контактов обеспечивают следующим образом. Между сердечником и якорем вводят щуп толщиной 0,4 мм и добиваются прямого касания замыкающихся контактов при минимально различимом просвете 0,01-0,03 мм. Для определения совместного хода тыловых контактов между якорем и сердечником вводят щуп толщиной 0,9 мм. При такой регулировке совместный ход контактов будет не менее 0,35 мм согласно ЭТТ к реле первого класса надежности. Данная операция выполняется для каждого контакта отдельно, т.е. для реле НМШ необходимо порядка 16 последовательных измерений. Для снижения зрительного напряжения регулировщика к контактам подключают световую или звуковую индикацию для фиксации моментов замыкания и размыкания контактов [9]. Данный метод измерения совместного хода контактов обладает следующими недостатками:

- не измеряется реальная величина совместного хода контактов, а только фиксируется, соответствует или не соответствует норме измеряемое значение. В тоже время значение этого параметра оказывает существенное влияние на напряжение срабатывания и отпускания реле, переходное сопротивление контактов, контактное давление и время срабатывания реле и, что наиболее важно, определяет ресурс работы контактной системы;

- высокое зрительное напряжение электромеханика-регулировщика;

- значительные затраты времени на регулировку, так как каждый контакт регулируется отдельно.

В условиях РТУ нет средств, позволяющих измерять значение неодновременности замыкания фронтовых и тыловых контактов. Сейчас в РТУ производится визуальная оценка параметра с помощью устаревшего приспособления [9], принцип работы которого основан на подключении контрольных лампочек в цепь проверяемых контактов. По неодновременности их загорания делается вывод о неодновременности замыкания контактов. Данный способ визуальной оценки неодновременности замыкания фронтовых и тыловых контактов очень субъективный и не позволяет однозначно определить соответствует параметр требованиям ЭТТ или нет.

Измерение контактного давления производится вручную с помощью граммометра часового типа Г-10-60 [10]. Контактное давление измеряют путем оттягивания фронтового (тылового) контакта от общего и отсчета показаний в момент их размыкания. Для повышения точности отсчета добавляют световой или звуковой контроль размыкания контактов [9]. При этом более точно фиксируется момент размыкания контактов и исключается довольно утомительная для регулировщика операция визуального контроля за положением контактов. Статистические наблюдения показывают, что недостатком данного способа измерения контактного давления является достаточно высокая погрешность. Она обусловлена как субъективностью при определении момента отсчета показаний, так как направление усилия и точка приложения усилия при оттягивании контакта устанавливаются электромехаником вручную, так и погрешностью самого граммометра. Граммометр Г-10-60 необходимо удерживать в руке на уровне продольной оси измеряемого контакта, так как любые относительные отклонения от этой оси приводят к увеличению погрешности измерения. Высокая погрешность измерения контактного давления (до 30%) отражается на качестве регулировки реле в РТУ и в сильной степени влияет на их коммутационный ресурс [13].

Из проведенного анализа технологии проверки реле в РТУ можно сделать следующие выводы:

- для проверки электрических и временных параметров реле в настоящее время применяются морально устаревшие стенды, не обеспечивающие необходимую точность;

- результаты измерений характеризуются высокой субъективностью, которая обусловлена ручным управлением исполнительными устройствами, недостатками стрелочных измерительных приборов непосредственной оценки (инерционностью, нелинейностью шкалы, низкой чувствительностью), а также отсутствием соответствия между допусками по отклонению измеряемой величины и классом точности измерительного прибора;

- процесс измерения параметров реле трудоемок, утомителен и требует от электромеханика высокой квалификации, постоянного зрительного напряжения и значительных затрат времени, так как практически все операции технологического процесса проверки параметров реле выполняются вручную;

- производительность труда является низкой из-за не высокой скорости измерений, а также потерь времени на сборку схем измерений и обработку результатов.

Статистические исследования, проведенные на кафедре АТС ДИИТа, показали, что до 10% реле выпускаются из РТУ с браком, т.е. их параметры лежат вне допустимых пределов, а величина межконтактного зазора при перелете якоря может отклоняться от нормы до 35% [14]. Резервы повышения качества проверки реле и производительности труда при использовании существующей технологии и измерительных приборов практически исчерпаны, поэтому для устранения данных недостатков необходимо оснащение РТУ стендами, позволяющими автоматизировать измерения параметров и характеристик электромагнитных реле железнодорожной автоматики.