CC BY
72
УДК: 656.25.621.318
Б. М. БОНДАРЕНКО (ДИИТ)
СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ РЕЛЕ
Розглянуто споаб визначення механiчних i електричних napaMeTpiB електромагнiтних реле без зняття захисного кожуха. В основу покладено допускний контроль дiагностичних сигналiв, одержаних по трьох iнформацiйних каналах: електричному, оптичному i акустичному. Описана процедура контролю i наведенi результати вимiрювань параметрiв, висловленi принципи комп'ютерно! технологи перевiрки реле.
Рассмотрен способ определения механических и электрических параметров электромагнитных реле без снятия защитного кожуха. В основу положен допусковый контроль диагностических сигналов, полученных по трем информационным каналам: электрическому, оптическому и акустическому. Описана процедура контроля и приведены результаты измерений параметров, изложены принципы компьютерной технологии проверки реле.
A method of mechanical and electric parameters control of electromagnetic relays without removal of protective casing is expounded in the article. Control of diagnostic signals obtained by three informative channels: electric, optical and acoustic has been put in the basis. An installation diagram which realizes the proposed method has been provided.
Проблема автоматизации контроля и обеспечения надежности релейных систем железнодорожной автоматики и телемеханики сегодня решается с помощью тщательного технологического контроля механических и электрических параметров электромагнитных реле в ре-монтно-технологических участках дистанции сигнализации и связи. Вмести с тем, решение этой задачи до сих пор производится без применения компьютерных технологий и без применения современной компьютерной техники.
Продолжает существовать необходимость вскрытия блоков, ручное измерение механических параметров, с применением большого числа квалифицированных специалистов.
Задача современной технологии диагностики и профилактического ремонта аппаратуры должна включать тестовый компьютерный контроль электрических и особенно механических параметров электромагнитных реле, а также оптимизацию межремонтного периода.
В последних работах [1; 2] указанного направления, рассматриваются устройства контроля механических параметров реле, которые используют только электрические каналы сбора информации, ограниченные по динамическому режиму контроля параметров, например, физические зазоры, характерные точки механической характеристики и т. п., особенно для медленнодействующих реле.
Целью исследования является анализ предложенного способа определения механических, электрических и временных параметров электромагнитных реле по нескольким измерительным каналам без снятия защитного кожуха.
Результаты исследования получают с помощью автоматизированного рабочего места (АРМ-РТУ-Р), реализующего этот способ диагностики реле, путем ряда последовательно-параллельных измерений динамических характеристик реле (без снятия кожуха) по трем каналам - электрическому, оптическому и акустическому [3; 4]. Информация получается с помощью внешних датчиков, а обработка данных выполняется пакетом специальных программ. После этого выдается результат о величинах параметров испытуемого прибора, их сравнение с допусками, заложенными в базе данных для данного типа реле. Сравнение этих данных с допусками позволяет определить остаточный ресурс и сделать вывод о дальнейшей эксплуатации прибора по его состоянию [5; 6].
После очередной поверки результаты всех измерений сохраняются в базе данных и распечатываются для документации.
С помощью оптического канала получают характеристику изменения воздушного зазора между якорем и сердечником реле за время притяжения или отпадания якоря.
Акустический канал позволяет получить акустическую характеристику работы реле.
Электрический канал позволяет производить измерения электрических параметров реле, снятие динамических характеристик реле в процессе его работы параллельно с работой оптического и акустического канала, а также формирование и регистрацию временных меток включения и отключения питания, замыкания и размыкания контактов реле.
Рассмотрим уравнение движения подвижной системы реле
Fэ = т
й 2Ъ
и может работать как со специальным программным обеспечением, так и в режиме ручного управления.
+Л
тр
-± аЪ + F0
О :
(1)
где Fэ - сила притяжения, действующая на
якорь; т1 - приведенная масса движущихся
частей реле; Ъ - перемещение якоря; /тр -
удельная сила сопротивления движению якоря и движущихся частей реле; а - приведенная жесткость контактных и возвратных пружин;
Fo
О
начальное значение электромагнитной
противодействующей силы [7].
Для приближенного решения этого нелинейного дифференциального уравнения используют графо-аналитический метод последовательных приближений. Заметим, что аналитический метод решения нелинейного уравнения (1) крайне затруднителен, поскольку требует аналитического представления зависимости Ъ от времени. Проблема упрощается, если ход якоря в процессе движения определять косвенным экспериментальным методом и вводить его в уравнение.
При снятии динамических характеристик с помощью АРМ-РТУ-Р используется устройство [8] и способы [3; 4], предложенные и реализованные в нем.
Общий вид устройства для контроля параметров электромагнитного реле представлен на рис. 1. Устройство подключается к компьютеру
Рис. 1. Устройство для контроля параметров электромагнитного реле
На рис. 2 представлены экспериментально полученные параллельные во времени динамические характеристики для реле НМШ2-900:
а) изменения величины физического зазора;
б) изменения амплитуды и частоты акустических шумов, возникающих при работе реле;
в) изменения амплитуды тока в обмотке реле;
г) изменения амплитуды напряжения на подвижных группах контактов;
д) изменение величины контактного сопротивления.
Рис. 2. Экспериментально полученные динамические характеристики процесса
работы реле НМШ2-900
Снятые параллельно во времени динамические характеристики реле содержат в себе изменения любого механического или электрического параметра в сопоставлении с процессами, происходящими в данный момент времени работы реле. Сопоставление полученных таким образом совокупностей динамических характеристик дает возможность осуществления более глубокой диагностики работоспособности реле. А экспериментально полученные из динамических характеристик данные могут быть использованы для решения аналитических уравнений, определяющих параметры реле.
На рис. 3 представлена сравнительная динамика изменения величины физического зазора в процессе притяжения и отпадания якоря для разных типов реле. Различная динамика изменения величины физического зазора также характерна для исправного и для неисправного электромагнитного реле. Так, при многократном повторении и регистрации динамики процессов, происходящих при включении и от-
ключении реле (притяжении и отпадании якоря), для одного типа реле, с последующим сравнением снятых динамических характеристик между собой, можно судить об их аутентичности первоначально зарегистрированным и о стабильной (нормальной) работе реле.
Экспериментально полученная характеристика изменения величины воздушного зазора (см. рис. 2, а, рис. 3) полностью подтверждает теорию переходных процессов в электромагнитном реле. Результаты дают наглядную картину движения якоря реле в совокупности с сопровождающими процесс акустическими шумами (см. рис. 2, б) и одновременно снятыми электрическими характеристиками с обмотки (см. рис. 2, в) и с контактных групп реле (см. рис. 2, г, д).
Механические процессы, происходящие при работе реле, сопровождаются акустическими колебаниями (шумами). Эти колебания имеют определенную структуру и форму для разных типов (см. рис. 2, б), а также для исправного и для неисправного электромагнитного реле.
' | Вкл Откл |
Ь Ж Ж Ж 1
I л В^УИ к
Рис. 3. Динамика изменения величины физического зазора в процессе притяжения и отпадания якоря для разных типов реле:
а - для реле НМШ-М; б - для реле НМШ2-900
Все динамические характеристики, представленные выше, получены с помощью устройства для контроля параметров электромагнитного реле, подключенного к компьютеру, и работающих совместно со специальным программным обеспечением.
Использование этого устройства с соответствующим программным обеспечением предоставляет возможность, не снимая кожуха, получить акустическую и механическую (оптическую) диаграмму работы реле, а также соответствующие им во времени электрические характеристики работы реле, снять электрические параметры, автоматически проанализировать полученные данные и вычислить механические параметры реле. Кроме того, использование устройства открывает возможности для более глубокой диагностики реле, в частности, делать выводы о состоянии поверхностей контактных
групп, а в итоге об общей работоспособности реле и об оптимальном периоде последующих проверок.
В перспективе, по динамике переходных процессов, полученных экспериментально через определенные промежутки времени, можно судить о возможных отклонениях в нормальной работе электромагнитного реле, прогнозировать его наработку до отказа.
Предложенный метод компьютерного контроля работоспособности электромагнитного реле путем параллельной регистрации динамики изменения параметрических характеристик реле в совокупности с динамическими характеристиками изменения величины физического зазора, а также с сопровождающими процесс акустическими колебаниями создает возможности для тестового контроля работоспособности реле.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Разгонов А. П. Стенд для автоматизированной проверки параметров реле // Автоматика, телемеханика и связь. 1991. - № 2. - С. 41-43.
2. Гаврилюк В. И. Автоматизированное измерение механических параметров реле железнодорожной автоматики / В. И. Гаврилюк, В. И. Профати-лов // Сборник научных трудов ДИИТа. 2001. -№ 7. - С. 23-25.
3. Разгонов А. П. Споаб визначення мехашчних параметрiв електромагнггного реле / А. П. Разгонов, А. В. Андреевских, Б. М. Бондаренко, Д. А. Безрукавый // Декларационный патент на полезную модель №11888. - Бюллетень № 1. 2006.
4. Разгонов А. П. Споаб дагностики роботи конта-ктних груп багатоконтактного реле / А. П. Разгонов, А. В. Андреевских, Б. М. Бондаренко, Д. А.
Безрукавый // Декларационный патент на полезную модель № 11179. - Бюллетень № 12. - 2005.
5. Разгонов А. П. Выбор допусков // Автоматика, телемеханика и связь. 1988. - № 6. - С. 38-39.
6. Андреевских А. В. Оптимизация контроля механических параметров электромагнитных реле // Автоматика, информатика и связь. 2003. -№ 1. - С. 63.
7. Витенберг М. И. Расчет электромагнитных реле. - Л.: Госэнергиздат. - 1975.
8. Разгонов А. П. Пристрш для вимiрювання мехашчних параметр1в електромагнгтного реле. / А. П. Разгонов, А. В. Андреевских, Б. М. Бон-даренко, Д. А. Безрукавый // Декларационный патент на полезную модель № 7850. - Бюллетень № 7. - 2005.
Поступила в редколлегию 25.07.2006.
