1.3.3 Реле змінного струму

В пристроях залізничної автоматики і телемеханіки використовують двоелементні секторні реле змінного струму типу ДСШ. Ці реле використовуються в якості колійних в рейкових колах змінного струму частотою 50 Гц і 25 Гц. За принципом дії двоелементні секторні реле відносяться до індукційних. Магнітна система реле виконується на осердях з листкової сталі для зменшення втрат на гистерезис. Ці реле відносяться до реле І класу надійності, а за часом спрацювання - до нормально діючих.

Двоелементне секторне реле типу ДСШ зі штепсельним включенням (див.рис.нижче) складається з електромагнітної системи, яка представляє собою два різних за призначенням залізних осердя з намотаними на них обмотками. Одне з них називається місцевим елементом, інше - колійним елементом. Ці елементи розташовуються симетрично відносно один одного.

Місцевий елемент складається з Ш-подібного осердя 1 з обмоткою 2, яка підключається до місцевого джерела змінного струму напругою 110-220 В. Колійний елемент складається з осердя 3 з обмоткою 4, яка підключається через рейкове коло до колійного трансформатора. Між полюсами осердь місцевого і колійного елементів розташовується алюмінієвий сектор 5, який обертається на осі та за допомогою коромисла 6 і тяги 7 керує контактною системою 8. В реле є упорні ролики 9 і 10, які обмежують рух сектора відповідно вниз і вгору.

Принцип дії реле заснований на взаємодії магнітного потоку колійного елементу зі струмом, який індукується в секторі магнітним потоком місцевого елементу. Коли один з елементів реле знаходиться без струму, то сектор під дією власної ваги знаходиться в нижньому крайньому положенні і своїм ребром натискає на нижній упорний ролик. При проходженні змінного струму по котушці місцевого елементу магнітний потік, створений струмом місцевого елементу, перетинаючи сектор, наводить ЕРС, яка відстоїть за фазою на 90° від магнітного потоку. В результаті цього в секторі виникають вихрові струми, які проходять під полюсами колійного елементу, взаємодіють з його магнітним потоком і створюють обертальний момент, який намагається повернути сектор. До аналогічних результатів призводить взаємодія вихрових струмів, створюваних магнітним потоком колійного елементу, з магнітним потоком місцевого елементу. При рівності магнітних потоків і співпадінні їх по фазі сили взаємодії магнітних потоків та вихрових струмів будуть рівні і протилежно направлені, в результаті чого сектор зупиниться в нижньому положенні.

Для приведення сектора в рух в напрямку його підйому необхідно створити певний зсув фаз між магнітними потоками місцевого і колійного елементів або між їх струмами. Таким чином, максимальний обертальний момент буде при куті зсуву фаз ϕ = 90° між струмами або магнітними потоками в місцевому і колійному елементах. Цей обертальний момент переміщує сектор 5 у верхнє положення. Разом з сектором повертаються коромисло 6 і тяга 7, яка перемикає контакти: розмикає тилові і замикає фронтові. 

Основною перевагою реле ДСШ є надійна фазова вибірковість, тому ці реле називають фазочутливими. Властивість вибірковості надійно виключає помилкове спрацювання фазочутливого колійного реле від джерела живлення суміжного рейкового кола при замиканні ізостиків, оскільки колійні обмотки реле вмикаються таким чином, щоб позитивний обертальний момент і підйом сектора вгору створювалися тільки від струму свого рейкового кола.

Крім того, фазочутливі реле забезпечують надійний захист від впливу завад тягового струму, які відрізняються по частоті від струму сигнальної частоти всього на декілька герц. Фазочутливі реле спрацьовують від стуму той частоти, що і частота струму в обмотці місцевого елементу (50 або 25 Гц), при певних фазових співвідношеннях між ними