Toepassing van relais in signaalsystemen

Wat is een Relay?

Een relay is een elektrische schakelaar die gebruik maakt van elektromagnetische kracht om het openen en sluiten van één of meerdere elektrische circuits te beheren. Het bestaat doorgaans uit kerncomponenten zoals een elektromagneet, contacten en veren. Wanneer de spoel van de elektromagneet geënergiseerd wordt, genereert deze een magnetisch veld dat een armatuur aantrekt of vrijlaat, waardoor de contacten activeren en circuitverbinding of -verbinding tot stand brengen.

Classificatie van Relays

Relays worden voornamelijk verdeeld in twee grote categorieën: DC Relays en AC Relays.

• DC Relays:

  • Voeding: Gevoed door een DC-bron.
  • Classificatie: Op basis van de polariteit van de stroom kunnen ze ingedeeld worden als niet-gepolariseerde relais, gepolariseerde relais en gebiaseerde relais.
  • Principe: Allemaal zijn elektromagnetische relais die werken door gebruik te maken van het magnetisch veld dat wordt gegenereerd door de geënergiseerde spoel om een armatuur aan te trekken, waardoor het contactensysteem activeert.

• AC Relays:

  • Voeding: Gevoed door een AC-bron.
  • Classificatie: Op basis van het werkingsprincipe omvatten ze zowel elektromagnetische relais als induktierelais.
    • Elektromagnetisch Relay: Werkt op vergelijkbare wijze als een DC-elektromagnetisch relay, maar de kern bevat doorgaans een afschermingsspoel of -ring om trilling van de armatuur veroorzaakt door het nulpunt van de AC-stroom te voorkomen.
    • Inductie Relay: Maakt gebruik van de interactie tussen een wisselend magnetisch veld dat wordt gegenereerd door de spoel en draaikringstromen die in een beweegbaar deel (zoals een lamel) worden opgewekt door een ander wisselend magnetisch veld om een elektromagnetische kracht te produceren die de lamel laat roteren en het relay activeert.

Toepassing van Relays in Spoorwegsignaalstelsels

Relays worden breed gebruikt in spoorwegsignaalstelsels. De belangrijkste typen omvatten: DC-niet-gepolariseerde relais, gepolariseerde relais, gepolariseerde houdrelais, AC-relais, enz.

• DC-Niet-gepolariseerd Relay:

  • Een DC-elektromagnetisch relay waarvan de spoel geen polariteitsonderscheid heeft en verbonden kan worden met een DC-voeding van elke polariteit, betrouwbaar activerend bij energisering.

• Gepolariseerd Relay:

  • Een DC-gepolariseerd relay met een vaste positieve en negatieve polariteit voor de spoel, vereist aansluiting op een DC-voeding met gespecificeerde polariteit.
  • Wanneer er voorwaartse stroom door de spoel stroomt, sluit het voorcontact zich met het gemeenschappelijke contact; bij achterwaartse stroom sluit het achtercontact zich met het gemeenschappelijke contact; wanneer de spoel gedehenergieerd is, activeert het relay niet.

• Gepolariseerd Houdrelay:

  • Een speciaal type gepolariseerd relay met zowel polariteits- als houdfuncties.
  • Bij energisering sluit het de overeenkomstige contacten afhankelijk van de polariteit van de spoelstroom; na dehenergisering blijven de contacten in hun vorige staat totdat stroom van de tegenovergestelde polariteit wordt toegepast. Deze "geheugen" eigenschap maakt het breed gebruikt in logische schakelingen.

• AC Relais:

  • Gevoed door AC, inclusief verschillende types zoals signaallamp filament-overdrachtrelais, FD-type elektrische coderingsapparaten, JRJC-type twee-element twee-positie relais en rectifierrelais.

• Rectifier Relay:

  • Een verbeterde versie gebaseerd op een DC-niet-gepolariseerd relay. Het bevat een rectifier en spanningsstabilisator aan de ingang, die AC omzet naar DC voordat het naar de relaisspoel wordt gevoerd.
  • Het DJ (Filament Relay) dat in signaalampen wordt gebruikt, maakt doorgaans gebruik van dit type relay.

• Twee-element Twee-positie Relay:

  • Een typisch induktierelay. Het maakt gebruik van de interactie van draaikringstromen die in een lamel worden opgewekt door twee wisselende magnetische velden (meestal van baanvoeding en lokale voeding) om een elektromagnetische kracht te genereren die de lamel doet roteren, waardoor het relay activeert.
  • Het GJ (Track Relay) in een 25Hz fasegevoelige baancircuit is dit type relay.

• Tijd Relay:

  • Een relay met een tijdvertragingsfunctie. Wanneer een ingangssignaal wordt toegepast of verwijderd, sluiten of openen de uitgangscontacten pas na een ingestelde vertragingstijd.
  • Tijdrelais worden vaak gebruikt in wisselstartcircuits om tijdcontrole tijdens wisselconversie te realiseren.

Redenen voor het Gebruik van Relays in Spoorwegsignaalstelsels

• Hoge Betrouwbaarheid:Als een volwassen schakelonderdeel hebben relais een eenvoudige constructie, stabiele prestaties en kunnen ze betrouwbaar functioneren voor lange perioden onder strenge spoorwegomstandigheden (zoals temperatuurschommelingen, trillingen, vochtigheid en stof). Dit is cruciaal voor het veilig functioneren van belangrijke apparatuur zoals signalen, wissels en baancircuits.
• Hoge Veiligheid:Het "Fail-Safe" ontwerp-principe van relais is fundamenteel voor hun toepassing in spoorwegsignalering. Bij falen van een relay (bijvoorbeeld spoelbreuk, stroomonderbreking) zullen de contacten automatisch openen door zwaartekracht of veerkraft, waardoor het signaalstelsel in de veiligste staat komt (bijvoorbeeld een rood signaal), waardoor het risico op ongelukken wordt geminimaliseerd.
• Hoge Nauwkeurigheid en Determinisme:Relais hebben korte en voorspelbare reactietijden, waardoor nauwkeurige schakelbeheersing mogelijk is. In complexe interlockingslogica zijn de operaties van relais hoog deterministisch, wat de nauwkeurigheid van signaalbeheersing garandeert.
• Buigzaamheid en Schaalbaarheid:Relaislogische schakelingen (relaisinterlocking) kunnen complexe beheerslogica implementeren door middel van verschillende bedradingsmethoden. Het systeem is eenvoudig te ontwerpen, te wijzigen en te uitbreiden volgens stationlayout en operationele eisen.
• Goede Elektrische Isolatie:Het controlecircuit (spoelkant) en het gecontroleerde circuit (contactkant) van een relay zijn volledig elektrisch geïsoleerd, waardoor de immuniteit van het systeem tegen storingen en veiligheid wordt verhoogd.