Ответы рц. Ответы РЦ. 1. Рельсовые цепи определение, основные элементы, принцип действия нормально замкнутой рц
 Скачать 2.83 Mb.
|
|
35.Нормально замкнутая горочная РЦ сигнального тока 50 Гц. Нормально разомкнутые ГРЦ переменного тока 50 Гц применяют на стрелочных изолированных участках и путях механизированных горок при автономной тяге и электрической тяге на постоянном токе. Состав ГРЦ. Схема ГРЦ переменного тока 50 Гц содержит следующие элементы: - стрелочное путевое реле СП типа НВШ1–800 или НВШ1–1100, которые включают по схеме однополупериодного выпрямления с раздельным включением катушек; - путевой трансформатор ПТ типа ПТМ (ПТМ-А), устанавливается в трансформаторных ящиках в непосредственной близости к изолирующим стыкам и подключается к рельсам с помощью тросовых перемычек сопротивлением не более 0,2 Ом. - реле контроля напряжения В типа АСШ2–110; - ограничивающий резистор R 0 – 400 Ом (0,2 А); - резисторы R1 – 400 Ом (0,2 А), резистор R2 (400 Ом, 30 Вт) устанавливается только для реле НРВ1–1000; - две бесконтактные магнитные педали П1 и П2 типа ПБМ–56; - блок медленнодействующих повторителей БМП – 62. Работа ГРЦ. При свободной от отцепа ГРЦ во вторичной обмотке II трансформатора ПТ протекает небольшой ток, значение которого определяется величиной сопротивления изоляции (не должно быть меньше 3 Ом). В результате этого в первичной обмотке I трансформатора ПТ также протекает небольшой ток, и падения напряжения на составном резисторе R1+ R2 будет недостаточно для включения реле СП. Формируется дискретное сообщение о свободности ГРЦ. При занятии ГРЦ отцепом (сопротивление шунта не более 0,3 Ом) происходит увеличение тока, как во вторичной, так и в первичной обмотках трансформатора ПТ. Это приведет к увеличению падения напряжения на составном резисторе R1+ R2, в результате чего реле СП включается. Формируется дискретное сообщение о занятости ГРЦ. Для защиты ГРЦ от кратковременного пропадания шунта используются магнитные педали типа ПБМ-56 совместно с блоком медленнодействующих повторителей педальных реле БМП-62. При проходе колесной пары над педалью П1 срабатывает педальное реле ПД1, которое включает медленнодействующие повторители ОПСП1 и ПОПСП1 с общим суммарным замедлением 1,9 – 2,1 с. Контакты последних подключают последовательно с обмоткой путевого реле последовательно включенные резисторы R3 и R4 с общим сопротивлением 1500 Ом, что приведет к включению реле СП. Формируется дискретное сообщение о занятости ГРЦ. Аналогично работает схема ГРЦ при проходе колесной пары над педалью П2. Регулировка ГРЦ. Нормально разомкнутые ГРЦ переменного тока 50 Гц регулируют на наихудшие условия работы, что исключает необходимость в сезонной регулировке. Перед регулировкой ГРЦ отключают вторичную обмотку трансформатора ПТМ от рельсовых нитей, и подключают резистор сопротивлением 3,2 Ом, эквивалентный минимальному сопротивлению изоляции и соединительных проводов. Величина сопротивления резистора R 0 должна составлять 40 Ом при тросовом соединении, и 10- 20 Ом при соединении кабель-трос. В соответствии с напряжением промышленной сети путем изменения сопротивления резистора R1 на обмотке реле СП устанавливают напряжение в соответствии с регулировочной таблицей. Затем измеряют напряжение на реле СП при наложении на ГРЦ нормативного шунта 0,3 Ом и воздействии на педаль. Значение напряжения на реле СП должно находиться в пределах, указанных в регулировочной таблице, при минимальном сопротивлении изоляции (Rи = 3 Ом) и максимальном значении изоляции (Rи = Допустимые значения параметров ГРЦ переменного тока 50 Гц: - минимальное сопротивление изоляции рельсовой цепи – 3 Ом; - нормативное сопротивление поездного шунта рельсовой цепи – 0,3 Ом; - допустимое колебание напряжения питающей сети – 200...240 В; - время с момента наложения шунта до фиксации занятости – не более 0,35 с; - максимальная длина рельсовой цепи – 50 м; - потребляемая мощность - 7 свободной ГРЦ), 22 занятой ГРЦ и сопротивлении соединительных проводов Rсп = 0,2 Ом) и 14 занятой ГРЦ и сопротивлении соединительных проводов Rсп = 0,5 Ом); - при снятии шунта и при наихудших условиях (сопротивление изоляции равно 3 Ом, а напряжение в сети 240 В) время отпускания путевого реле не должно превышать для реле НВШ1 –800 0,3 с и реле НРВ1 – 1000 0,35 с. r ст 36.Электрические параметры рельсовой линии: понятие об удельном сопротивлении рельсов. Удельное сопротивление рельсов Понятие удельного сопротивления рельсов связано с протеканием электрического тока в длинных электрических цепях, где величина сопротивления протеканию току зависит от длины рельсовых нитей. Под удельным сопротивлением рельсов понимают сопротивление протеканию электрического тока рельсовой петли со стыковыми соединителями и накладками, отнесённое к 1 км. Удельное сопротивление рельсов может меняться в зависимости от внешних условий в пределах от 0,1 до 0,8 Ом/км. Для постоянного тока сопротивление рельсовой петли определяется соотношением 𝑛 𝑟р = 2 (𝑟0 + ∑ 𝑟ст), 1 где 𝑟0 – сопротивление одной рельсовой нити длиной 1 км; 𝑟ст – сопротивление стыка; n – количество стыков, приходящихся на одну рельсовую нитку. Значение сопротивления 𝑟 0 зависит от электрического удельного сопротивления рельсовой стали r (r = 0,21 Ом·мм 2 /м) и типа рельсов. Сопротивление 𝑟ст определяется сопротивлением накладок в местах соприкосновения с концами рельсов 𝑟н и сопротивлением стыкового соединения 𝑟с. Причем 𝑟ст = 𝑟н · 𝑟с⁄(𝑟н + 𝑟с) . У рельсовой линии сопротивление рельсов достаточно стабильно. Сопротивление стыков может изменяться в широких пределах – от десятых долей до сотен омов. При установке стыковых соединителей переменное сопротивление накладки шунтируется относительно малым и стабильным сопротивлением соединителя, благодаря чему общее сопротивление рельсового стыка значительно уменьшается и стабилизируется. Сопротивление соединителя зависит от типа соединителей и состоит из сопротивления самого соединителя и переходного сопротивления между соединителем и рельсом. Полное сопротивление рельсов в рельсовой линии длиной l можно определить через удельное сопротивление по формуле 𝑍 = 𝑍𝑝𝑙. Кроме этого электрическое сопротивление рельсов зависит от рода и частоты сигнального тока. При протекании по рельсам постоянного тока потери мощности определяются активным сопротивлением рельсов и стыковых соединителей постоянному току. При протекании переменного сигнального тока вокруг и внутри рельса образуется переменное магнитное поле. Iс M 1 M 2 M 12 R o В результате этого появляется дополнительное сопротивление х L из-за перемагничивания стали и проявления поверхностного эффекта, а также индуктивное сопротивление, вызываемое индуктивной связью между рельсами (взаимная индуктивность рельсов М 12 ) и наличием магнитного потока внутри рельса (внутренняя индуктивность). Общая индуктивность рельсовой петли L определяется по формуле 𝐿 = 𝐿внеш + 2(𝐿внутр + 𝐿соед ), Г/км, где 𝐿внеш - внешняя индуктивность рельсовой нити, 𝐿внутр - внутренняя индуктивность рельсовой нити, 𝐿соед - индуктивность стыковых соединителей. Основную часть общей индуктивности составляет внешняя индуктивность, которая определяется геометрическими размерами рельсов. Внутренняя индуктивность и активное сопротивление рельсов в связи с проявлением поверхностного эффекта, а так же гистерезиса в ферромагнитном материале рельса зависят от частоты сигнального тока, магнитной проницаемости, удельного сопротивления рельса, геометрического размера рельсов. При увеличении частоты сигнального тока из-за проявления поверхностного эффекта происходит увеличение потерь передачи энергии от питающего к релейному концу рельсовой цепи. При частотах сигнального тока выше 75 Гц сопротивление рельсов возрастает практически пропорционально росту частоты, так как преобладающей становиться индуктивная составляющая, обусловленная внешней индуктивностью. 37. Электрические параметры рельсовой линии: понятие об удельном сопротивлении изоляции. Под удельным сопротивлением изоляции (балласта) между рельсовыми нитями понимают сопротивление току утечки из одной рельсовой нити в другую через шпалы, балласт и грунт, отнесенное к 1 км рельсовой линии. Значение сопротивления изоляции зависит от типа и состояния балласта и шпал, арматуры крепления рельсов к шпалам, наличия зазора между подошвой рельсов и балластом, от температуры и влажности окружающего воздуха и многих других причин. Сопротивление изоляции (Ом/км) в зависимости от используемой в РЦ частоте сигнального тока для диапазона от 0 до 2000 Гц почти не изменяется и имеет активный характер. Но при увеличении частоты сопротивление изоляции уменьшается, а сопротивление рельсов увеличивается, что увеличивает затухание сигнала. Емкостная составляющая xc = 1/ωC начинает проявляться при частотах выше 2000 Гц. Стабилизировать сопротивление изоляции практически невозможно. Это связано с влиянием изменения в условиях эксплуатации множества факторов: степени загрязненности поверхностей рельсов, шпал, балласта, величины зазора между подошвой рельса и балластом, качества и числа шпал, влажности балласта и грунта, температуры воздуха и т.д. В условиях эксплуатации сопротивление изоляции может меняться от 100 Ом·км и более до 1 Ом·км и менее. Реальное значение сопротивления изоляции для конкретной рельсовой линии при известных их удельных значениях определяют по формуле: 𝑍 𝑍 𝑙 Максимальное сопротивление изоляции будет при низких температурах и низкой влажности (сухой или промерзший балласт). Составляет около 50…100 Ом*км. Минимальное сопротивление – при высокой температуре и высокой влажности (влажный балласт). Загрязнение балласта веществами, содержащими соль (засоление), приводит к снижению его сопротивления. Принято нормативное минимальное значение удельного сопротивления балласта (применяется при расчетах рельсовых цепей): - для двухниточных рельсовых цепей – 1 Ом*км; - однониточных и разветвленных – 0,5 Ом*км. Под электрической проводимостью изоляции рельсовой линии подразумевается проводимость для тока утечки от одной рельсовой нити к другой: по поверхности шпалы i упш и внутри шпалы i уш , балласт i уб и землю i уз Проводимость изоляции g (См/км) между рельсами – величина обратная сопротивлению изоляции, определяет потери энергии 𝑊g=g𝑈2 в балластном материале между рельсами и ток утечки у=g𝑈. Рельсы располагаются на шпалах 3 и имеют с ними хороший электрический контакт через металлические детали верхних скреплений (подкладки 2, костыли, шурупы, противоугоны), а сами шпалы помещаются в балластном слое 1, уложенном на земляном полотне 4. Из-за такой конструкции рельсовая линия представляет собой электрохимическую систему, в которой протекают электрохимические реакции. При этом рельсы являются электродами, а шпалы, балласт и земля, пропитанные влагой с содержанием солей, – электролитом. В результате электрод (рельсы) принимает отрицательный потенциал относительно электролита. Между рельсами и балластом возникает э.д.с. Это явление называется гальваническим эффектом. Кроме этого рельсовая линия обладает аккумуляторным эффектом. Аккумуляторный эффект выражается в том, что рельсовая линия, будучи отключенной от источника тока, относительно длительное время (до нескольких минут) продолжает сохранять электрический заряд. Под действием электрического заряда через обмотку путевого приемника продолжает протекать ток, который может оказаться по величине больше тока отпускания реле. В шунтовом режиме реле не отпустит якорь. Возникает отказ РЦ – ложная свободность. Наибольшее значение тока электрохимического эффекта получается при большой влажности и высокой температуре воздуха. В РЦ с железобетонными шпалами сильный электрохимический эффект наблюдается в осенний и весенний период при большом резком перепаде температуры воздуха, когда на шпалах образуется иней. Такое явление объясняется пористой структурой бетона, при которой в тонких капиллярах бетона обычная вода превращается в воду, обладающую особыми физическими свойствами с температурой замерзания около - 80°С. Емкость С (Ф/км) оценивает способность балласта накапливать энергию электрического поля 𝑊э=С𝑈 /2 и связывает заряды на рельсах с напряжением между ними 𝐶=𝑞/𝜐. 38. Электрические параметры рельсовой линии: понятие о коэффициенте распространении волны и волновом сопротивлении. Процесс распространения электрических сигналов в рельсовой линии, как и в любой другой электрической линии с распределенными параметрами, характеризуется ее вторичными параметрами: - коэффициентом распространения волны ; - волновым сопротивлением 𝑍 ( ). Коэффициент распространения волны Коэффициент распространения волны характеризует затухание волны (уменьшение амплитуды сигнала), а также степень изменения фазовых соотношений между параметрами рельсовой линии. Единица измерения – 1/км. Затухание волны в рельсовой линии возрастает с увеличением ее длины и уменьшением сопротивления балласта (изоляции). Коэффициент распространения волны является комплексной вели-чиной, которую можно представить как Действительная часть a характеризует относительное изменение амплитуды напряжения или тока на единицу длины линии (1 км). Единица измерения неп/км. Мнимая часть b, называемая фазовым коэффициентом, определяет степень запаздывания волны по фазе ее распространения на единицу длины рельсовой линии. Единица измерения – рад/км. Для рельсовой линии коэффициент распространения волны равен: где 𝑍 – величина удельного сопротивления рельсов; 𝑍 – величина удельного сопротивления изоляции (балласта). Коэффициент распространения волны и его зависимость от частоты характеризуют возможную дальность передачи сигнала, определяя его затухание и искажение. Волновое сопротивление Волновое сопротивление характеризует сопротивление рельсовой линии бегущей волне напряжения (характеризует соотношение между напряжением и током в каждой точке рельсовой линии при распространении электромагнитной волны). Единица измерения – Ом. Обозначение – для РЦ постоянного тока или 𝑍 для РЦ переменного тока. Зная первичные параметры рельсовой линии, можно определить ее волновое сопротивление: Вторичные параметры зависят от частоты сигнального тока, поскольку они определяются первичными параметрами. С повышением частоты сигнального тока вторичные параметры возрастают приблизительно пропорционально корню квадратному из частоты. 39. Определение параметров РЦ постоянного тока: метод холостого хода и короткого замыкания. Целью определения (измерения) первичных и вторичных параметров является правильная регулировка РЦ при вводе в эксплуатацию, а так же контроль работоспособности во всех режимах работы. Первичные параметры рельсовой линии Rр , Rи определяют через вторичные параметры γ и Rв по результатам измерений входных сопротивлений рельсовых линий в различных искусственно созданных режимах работы. Исходной для вывода расчётных соотношений при различных методах измерения параметров является система из зависимостей между токами и напряжениями в начале и конце рельсовой линии. При этом рельсовую линию представляют в виде четырехполюсника Метод холостого хода и короткого замыкания Для измерения параметров рельсовой линии в режиме холостого хода необходимо от рельсовой линии отключить релейный конец рельсовой цепи. Приборами измеряем величины напряжения 𝑈хх и тока хх холостого хода. Для измерения параметров в режиме короткого замыкания накладываем шунт на релейном конце рельсовой линии. Приборами измеряем напряжение и ток короткого замыкания 𝑈кз, кз. Для определения первичных и вторичных параметров рельсовой линии воспользуемся основным уравнение 𝑈 𝑈 𝑐 𝑙 𝑠 𝑙 𝑠 𝑙 𝑐 𝑙 При холостом ходе: I К = 0; U Н = U ХХ , I Н = I ХХ . Тогда соотношение принимает вид: U х х =U к chγl, хх к в Разделив одно выражение на другое, получим: хх 𝑈 хх хх 𝑈 𝑐 𝑙 𝑈 В 𝑠 𝑙 в 𝑙 40. Определение параметров РЦ постоянного тока: метод, не требующий отключения путевого реле. 41. Определение параметров РЦ постоянного тока: метод двух коротких замыканий. 42. Определение параметров РЦ переменного тока: метод холостого хода и короткого замыкания. Основная особенность в определении первичных и вторичных параметров рельсовых линий, которые запитаны напряжением переменного тока, заключается в необходимости измерения фазовых сдвигов (аргументов) между токами и напряжениями. Это фактор, который, как и амплитуда сигнала, влияет непосредственно на выполнение всех режимов работы рельсовых цепей переменного тока. Для определения параметров рельсовых линий переменного тока применяют: - метод холостого хода и короткого замыкания; - метод, не требующий измерения аргументов; - метод двух коротких замыканий; - метод электрически длинной линии. Измерение модуля и аргумента входного сопротивления рельсовой линии производится при измерении напряжения и тока на питающем конце. |