4.3. Распределение потенциала и тока в рельсах при системе постоянного тока

Питание ЭПС осуществляется через провода контактной сети и рельсовую сеть. Рельсы не изолированы от земли, поэтому тяговый ток утекает в землю и пробегает по земле.

Рис. №4.9

Ток утечки зависит от разности потенциалов между рельсами и землей и от величины переходного сопротивления R_п, по которому утекает этот ток. Это сопротивление состоит из 2-х последовательно соединенных. Первое – сопротивление перехода от рельсов к шпалам к балластной призме (переходное сопротивление R_п) и второе – сопротивление самой земли на пути тока утечки (сопротивление растеканию).

По мере распространение тока утечки в земле он захватывает все больше и больше массы земли и плотность тока земле с удалением его от рельсов уменьшается. По этому можно принять, что величину тока утечки определяет переходное сопротивление R_п, включающее в себя и сопротивление слоев земли, непосредственно прилегающих к нагрузке. Без заметной погрешности R_з = 0. во всех расчетах. В результате этого расчетную схему для определения токов в рельсах и земле можно представить соединением рельсов с землей через переходное сопротивления.

Рис. №4.10

Рассмотри общую схему с несколькими нагрузками (Э.П.С.) и несколькими тяговыми подстанциями.

Рис. №4.11

Для определения токов в рельсах и построения диаграмм распределения потенциала и токов в рельсах, в первую очередь необходимо определить нагрузки тяговых подстанций.

Размерность R_п - объясняется тем, что все элементы переходных сопротивлений соединены между собой параллельно, то есть с увеличением длинны рельсового пути общее переходное сопротивление падает, в то время как общее сопротивление рельсов растет.

Токи , , - токи отсасывающих проводов тяговых подстанций.

Если величины R_р и R_п постоянны по всей длине, то получается цепь с постоянными параметрами. То есть линейная и в этом случае для всех расчетов может быть использован метод наложения.

Это приводит к расчетной схеме с одной нагрузкой при удаленном в безконечность заземление.

Рис. №4.12

- ток в рельсах на расстоянии х от нагрузки;

- ток в земле на расстоянии х от нагрузки;

- потенциал рельса на расстоянии х от нагрузки.

Рассмотрим элементарный участок , расположенный на расстоянии х от нагрузки.

Сопротивление рельсовой сети на длине равно , тогда приращение потенциала рельсов на этом же элементе длинны равно велицине u противоположной по знаку падения напряжения на нем.