Расчетные значения удельных сопротивлений рельсов

 

Тип стыкового соединителя	Частота сигнального тока, Гц
Модуль, Ом/км	Аргумент, град.	Модуль, Ом/км	Аргумент град.	Модуль, Ом/км	Аргумент град.
Штепсельный стальной			1, 0		--	--
Приварной стальной	0, 55		0, 85		--	--
Приварной медный	0, 5		0, 8		1, 07

 

Проводимость изоляции рельсовой линии является распределенным параметром, имеет большую величину, изменяется в широких пределах и оказывает наибольшее влияние на работу РЦ. Проводимость изоляции складывается из электронной проводимости рельсов и металлических деталей скреплений рельсов со шпалами, ионной проводимости электролита, находящегося в шпалах, балласте и грунте, а также проводимости границы раздела элементов с электронной и ионной проводимостями. Величина проводимости зависит от многих факторов: метеорологических условий (температуры воздуха и наличия осадков); качества и влажности балласта, высоты балластного слоя; типа шпал, их качества, состава антисептика и способа пропитки, влажности и степени засоленности. Электролит в балласте и шпалах образуется при растворении естественных солей материала балласта и железобетонных шпал, а также солей, попадающих в балласт из подвижного состава в процессе перевозки грузов. Наибольшей концентрации достигают соли в электролите шпал за счет их накопления при капиллярном впитывании электролита из балласта.

На производстве чаще пользуются понятием " сопротивление балласта ".

Интенсивность электрохимических процессов повышается с повышением температуры. Поэтому наименьшее сопротивление балласта наблюдается летом при критическом соотношении высокой температуры и влажности. Нормативное значение минимального удельного сопротивления балласта принято r_{и min}=1 Ом·км. Зимой удельное сопротивление изоляции РЛ составляет 50…100 Ом·км. В расчетах максимальное сопротивление балласта принимается равным бесконечности.

Сопротивление балласта зависит также от степени его засоренности такими электропроводящими материалами как руды металлов, уголь, шлак и т. д.

Наихудшими качествами с точки зрения изоляции обладают железобетонные шпалы, которые являются влагоемкими, содержат естественные соли и металлическую арматуру. Сопротивление одной железобетонной шпалы равно 70…80 Ом, т. е. удельное сопротивление изоляции рельсовой линии с учетом утечек тока только по шпалам составило бы 0, 04 Ом·км (при укладке 1840 шпал на 1 км пути). Поэтому при укладке железобетонных шпал используются специальные меры для изоляции рельсов от шпал (резиновые или деревянные бакелизированные подкладки, текстолитовые изолирующие втулки, деревянные дюбели, пропитанные специальными маслянистыми составами).

Емкость рельсовой линии складывается из емкости между рельсами как обкладками конденсатора с воздухом и балластом в качестве диэлектрика, псевдоемкости (поляризационной емкости) электролита, емкости слоя между металлом и электролитом. На низких частотах емкость РЛ сказывается незначительно, поэтому в расчетах не учитывается.

 

При расчетах рельсовых цепей удобно пользоваться вторичными, или волновыми параметрами рельсовой линии. Рельсовая линия представляет собой электрически длинную линию с распределенными параметрами. Тогда для нее:

Коэффициент распространения волны

 

; (3.10)

 

коэффициент затухания α и фазовый коэффициент β с учетом того, что , определяются как

 

,

;

 

Волновое сопротивление

 

, Ом; (3.11)

 

Коэффициенты четырехполюсника рельсовой линии

 

, (3.12)

 

где - длина РЛ, км.

 

Методы расчета рельсовых цепей

 

Общей целью расчета является расчет источника питания конкретной РЦ заданной длины и проверка выполнения всех режимов работы по принятым критериям.

Расчет проводится отдельно для каждого режима.

 

Расчет нормального режима.

Задачи расчета нормального режима:

а) выбор напряжения, тока и мощности источника питания;

б) проверка работоспособности РЦ в нормальном режиме по критерию перегрузки путевого приемника при выбранном напряжении питания.

Исходные данные для расчета:

· ток и напряжения надежного срабатывания путевого приемника;

· принципиальная схема РЦ и параметры элементов;

· удельное сопротивление рельсов для заданной частоты сигнального тока;

· минимальное удельное сопротивление изоляции рельсовой линии;

· длина рельсовой цепи.

Алгоритм расчета.

а) Расчет источника питания.

1. Рассчитать в соответствии с формулами (3.10, 3.11, 3.12) коэффициенты четырехполюсника рельсовой линии с учетом условий, наихудших для нормального режима.

2. Определить коэффициенты четырехполюсников Н и К (см. рис. 3.1) по принципиальным схемам и параметрам элементов.

3. Вычислить рабочие значения напряжения и тока приемника в соответствии с (3.1). При этом аргумент тока приемника принимается равным нулю, а аргумент напряжения – аргументу комплексного сопротивления приемника.

4. По значениям и определить через коэффициенты четырехполюсников с использованием уравнений (3.7) ток и напряжение питания РЦ. Полученные значения являются минимальными значениями и для выполнения нормального режима.

5. Очевидно, что при колебаниях напряжения сети нормальный режим рельсовой цепи может быть нарушен. Поэтому необходимо определить номинальное напряжения питания РЦ, обеспечивающее выполнение нормального режима при уменьшении напряжения сети

 

,

 

где - коэффициент нестабильности источника питания при снижении напряжения сети от номинального значения к минимальному. Для трансформаторов принимается ; для преобразователей частоты типа ПЧ50/25 – (т. к. преобразователь обладает свойством стабилизатора напряжения).

6. По справочным данным выбрать ближайшее большее фактическое напряжение , которое может быть получено на выходе выбранного источника питания. Эта величина и будет напряжением питания рельсовой цепи.

7. Определить фактический ток , потребляемый рельсовой цепью при этом напряжении,

 

,

 

где - коэффициент градации, характеризующий увеличение фактического напряжения питания РЦ по сравнению с номинальным из-за конструктивных особенностей источника питания.

8. Определить фактическую потребляемую мощность

 

.

 

9. Проверить соответствие полученных данных справочным данным выбранного источника питания по допустимой мощности и току.

б) Расчет перегрузки приемника.

1. Выбрать из справочника или рассчитать в соответствии с (3.2) допустимый коэффициент перегрузки приемника .

2. Определить фактический коэффициент перегрузки приемника одним из следующих способов:

 

· ,

 

где - максимальное напряжение, которое возникает на приемнике при наилучших для нормального режима условиях. Это напряжение может быть вычислено на основании уравнений (3.7) для z=z_min, r_и=∞ с учетом того, что напряжение питания РЦ из-за колебания напряжения в сети увеличилось в 1, 07 раз.

 

· ,

 

где - коэффициент нестабильности источника питания при изменении напряжения сети от минимума к максимуму (для трансформаторов - 1, 25; для преобразователей частоты - 1, 05);

- модуль комплекса максимального сопротивления передачи схемы замещения (при и );

- модуль комплекса минимального сопротивления передачи схемы замещения (при и ).

и определяются по формуле (3.8) для соответствующих значений коэффициентов рельсового четырехполюсника.

3. Проверить условие . Если оно выполняется, то значит рельсовая цепь удовлетворяет требованиям, предъявляемым к нормальному режиму.

 

Расчет шунтового режима.

 

Задача расчета шунтового режима заключается в проверке условия выполнения шунтового режима по критерию абсолютной шунтовой чувствительности (3.3) или по коэффициенту шунтовой чувствительности (3.5).

Основные исходные данные для расчета:

· напряжение питания рельсовой цепи U_ф, полученное при расчете нормального режима;

· параметры аппаратуры и рельсовой линии;

· коэффициент возврата путевого приемника;

· напряжение срабатывания (для РЦ с импульсным питанием) или напряжение отпускания (для РЦ с непрерывным питанием) путевого реле.

 

а) Непосредственный метод расчета шунтового режима.

 

Формула для определения шунтовой чувствительности была выведена исходя из следующего условия – сопротивление передачи рельсовой линии при наложении шунта при наихудших условиях должно увеличиться до такого значения, которое обеспечивает уменьшение напряжения на путевом приемнике до величины надежного несрабатывания.

До наложения шунта сопротивление передачи рельсовой цепи определяется по схеме замещения РЦ в нормальном режиме при условиях, наихудших для шунтового режима (рис. 3.3).

 

Рис. 3.3. Схема замещения в нормальном режиме при условиях,

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться: