Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Устройство и анализ работы рельсовых цепей. Учебно-методическое пособие.pdf
C1
72 73 81 82 83 21 22 23
C
2
C3
C4
C5
C6
C7
C8
3
4
1
12
11
10
9
TV
2
43
4241
11
61
62
63
12
71
Клеммы
420
C5, C6, C7, C8
4,85
1-4
43-23-22-21-83
480
C6, C7, C8
4,38
1-3
42-23-22-21
580
C2, C3, C7, C8
4,07
1-2
41-23-22-73-81
580
C2, C3, C7, C8
4,07
1-4
43-23-22-73-81
720
C4, C5, C6, C8
3,68
1-3
42-23-21-82-83
780
C3, C5, C6, C8
3,57
1-2
41-23-21-81-83
Рис. 8.3. Принципиальная схема путевого фильтра ФПМ
Входом фильтра являются клеммы 11-71, на которые подается сиг-
нал от генератора ГП3. Настройка на требуемую частоту осуществляется
одновременным изменением индуктивности и емкости, что позволяет
обеспечить относительно стабильное входное сопротивление фильтра на
различных частотах. Индуктивность контура изменяется путем использования всей или части первичной обмотки трансформатора TV, емкость – за
счет изменения набора конденсаторов (табл. 8.2).
Таблица 8.2
Настройка путевого фильтра
Тип
ФПМ
8,9,11
ФПМ
11,14,15
Несущая
частота, Гц
Конденсаторы
Общая
емкость, мкФ
обмоток
TV
Перемычки
ными. Для учета фактических значений емкостей и индуктивностей кон-
Указанные данные по настройке фильтров ФПМ являются расчет-
91
кретного фильтра, а также влияние емкости кабеля, подключаемого к его
выходу, настройку производят на месте установки аппаратуры. При этом с
помощью перемычек добавляют или исключают те или иные конденсаторы, добиваясь получения максимума напряжения на выходе фильтра или
равенства напряжений на индуктивности (выводы 23-11) и емкости (выводы 23-71).
Оптимальное значение обратного входного сопротивления питающе-
го конца ТРЦ равно 0,4 Ом. Для обеспечения оптимального сопротивления
питающего конца фильтр имеет три выхода.
Выход 61-12 является наиболее энергетически выгодным и имеет
выходное сопротивление 800 Ом. На участках с автономной тягой при отсутствии защитного резистора в схеме рельсовой цепи сопротивление 0,4
Ом обеспечивается использованием выхода 62-12 с выходным сопротивлением 400 Ом. На участках с электротягой при наличии в схеме рельсовой
цепи защитного резистора оптимальное сопротивление питающего конца
обеспечивается выходом 63-12 с выходным сопротивлением 140 Ом.
Величина среднеквадратического значения напряжения на выходе
путевого фильтра составляет от 4 до 60 В.
Путевые приемники предназначены для приема и декодирования ам-
плитудно-модулированных сигналов и управления путевым реле.
Всего выпускается 10 видов приемников, каждый из которых рас-
считан для приема сигнала на своей несущей частоте и частоте модуляции.
В обозначении приемника первая цифра – номер гармоники, за которой
лежит несущая частота, вторая цифра – частота модуляции, т. е., например,
ПП8-8, ПП8-12, ПП9-8. ПП9-12 и т. д. Схема приемника представлена на
рис. 8.4.
Сигнал из рельсовой линии через аппаратуру согласования поступает
на клеммы 43-11. Если в линию подключены два приемника, они включаются последовательно. Стабилитроны VD1, VD2 служат для защиты входа
от атмосферных перенапряжений. При свободной рельсовой линии среднеквадратическое значение сигнала на входе приемника находится в пределах от 0,3 до 1,5 В.
92
R11
R10
R9
VD3
R7
VT3
R8
R13
R12
R14
+6В
VT4
C7,C8
VT5
VD4
VT6
+12В
TV5
63
1
2
C6
R5
+6В
TV4
VT2
-6В
R4
C5
C4
TV3
R1
-18В
71
72
C3
R34
TV2
VT1C2
TV1
C1
-6В
VD1
VD2
11
43
R2R3
62
Вход
2
-6В
R16
R18 R22
R19
R
20
1
R15 R21
R17
VT7
VT8
R23
R24
R27
+18В
R25
-18В
VT10
VT9
R26
R35
VT11
VD11 VD12
C9,C10
VT12
TV6
R28
VD5
61
+6В +12В +18В
23
21
22
83
51
52
13
33
31
82
П
VD7
VD8
R30
VD10
VD6
-6В
-18В
R29
C11
C12
VD9 R32
R33
R31
17,5В
50Гц
42
Рис. 8.4. Принципиальная схема путевого приемника ПП3
93
0,7U
1
U
1
U
F
ср
F
2ΔF
Входной полосовой фильтр выполнен на двух каскадно соединенных
системах спаренных контуров. Первая спаренная система выполнена на
LC-контурах TV1, C1 и TV2, C2, а вторая – на контурах TV3, C3 и TV4, C4.
Каждая спаренная система имеет между LC-контурами трансформаторную
связь выше критической. Связь между двумя спаренными системами является слабой (через транзисторный каскад VT1), благодаря чему общая амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) входного фильтра полностью
определяется АЧХ спаренных систем.
При трансформаторной связи контуров форма резонансной кривой
зависит от величины связи. Чем слабее связь, тем острее резонансный пик.
При увеличении связи кривая становится более тупой, начиная с некоторого значения, принимает двугорбый вид. Что и наблюдается для входного
фильтра путевого приемника (рис. 8.5).
Рис. 8.5. Частотная характеристика входного фильтра путевого приемника
Входной фильтр путевого приемника изменяет форму сигналов за
счет более сильного подавления центрального пика спектра по отношению
к степени подавления боковых пиков.
Полоса пропускания входного фильтра путевого приемника – 24
Гц, входное сопротивление фильтра находится в пределах 120–160 Ом.
Клеммы 72-71 служат для контроля настройки фильтра, при напряжении
на входе 1,5 В напряжение на этих клеммах на резонансной частоте – 8–
10 В. Затухание фильтра по соседнему каналу не менее 38 дБ (79 раз)
для частот 420 и 480, для остальных частот 30 дБ (32 раза). Номинальное
значение чувствительности приемника по напряжению модулированного
94
5 (6,8 мкФ) для частоты 420 Гц составляет всего 55 Ом. Во время и
сигнала на входе составляет 0,35 В и настраивается переменным резистором R34.
Для снижения коэффициента возврата приемника после срабатывания путевого реле его фронтовым контактом параллельно R2 (820 Ом) может подключаться резистор R3 (5,1 кОм), что уменьшает глубину отрицательной обратной связи транзистора VT1 и понижает порог срабатывания,
исключая дребезг в срабатывании реле при уровне входного сигнала вблизи порога срабатывания.
Демодулятор выполнен на транзисторе VT2, в коллекторной цепи которого включены резистор R4 (3,9 кОм) и конденсатор C5, на котором и
выделяется частота модуляции 8 или 12 Гц, так как сопротивление емкости
С
м-
пульса происходит открытие транзистора VT2 положительной полуволной
несущей частоты, а так как время заряда меньше времени разряда на R4,
конденсатор заряжается, а во время интервала – разряжается. Через конденсатор С6 переменная составляющая сформированного напряжения поступает на базу транзистора VT3. Изменение амплитуды входного сигнала
приводит к изменению амплитуды напряжения на коллекторе VT2.
Каскад на транзисторе VT3 служит амплитудным ограничителем.
Для исключения влияния нелинейности входной характеристики транзистора VT3 при малом уровне модулирующей частоты рабочая точка транзистора выбрана выше области отсечки.
Следующий каскад на транзисторе VT4, включенном по схеме с общим коллектором, служит для выделения частоты 8 или 12 Гц в зависимости от настройки контура С7, С8 и ТV5. При совпадении частоты сигнала с
частотой настройки этого контура переменная составляющая тока сигнала,
протекающая через этот контур, будет максимальной. На базах транзисторов VT5, VT6 напряжение будет иметь форму, близкую к синусоидальной,
изменяясь относительно уровня +6 В и открывая поочередно транзисторы
VT5 и VT6. При отсутствии сигнала оба транзистора закрыты. На транзисторах VT7, VT8 собран триггер, который в схеме приемника является пороговым элементом с высоким коэффициентом возврата. Для снижения
коэффициента возврата до 0,9 служит резистор R16. С триггера сигнал по-
ступает на двухтактный двухкаскадный усилитель с двуполярным питани-
95
TV
3
4
5
6
7
8
9
10
С
1
2
ем. На выходе еще один фильтр С9, С10, ТV6, который выделяет частоту
модуляции 8 или 12 Гц и служит для гальванической развязки путевого реле от источников питания. Выходные каскады на транзисторах VT11, VT12
работают в ключевом режиме. На выходе каскада включены светодиоды
VD11, VD12, мигающий режим работы которых говорит о нормальной работе приемника. При отсутствии сигнала на входе приемника горит только
один светодиод VD11 или VD12, что определяется положением триггера в
момент наложения шунта.
Питание приемника переменным током напряжением 17,5 В. Схема
выпрямителя за счет умножения напряжения на конденсаторах С11, С12 и
диодах VD9, VD10 позволяет получить двуполярное питание +18 В и -18В.
В приемнике предусмотрена защита от ошибочной установки приемника другого типа. При общем внешнем выводе 31 выход для подключения путевого реле организуется на выводах 33, 13, 83, 52 или 51 для приемников с несущими частотами 420, 480, 580, 720 и 780 Гц соответственно.
Уравнивающий трансформатор УТ3 устанавливается в более короткое ответвление для уменьшения напряжения на входе приемника и представляет собой конструкцию с креплением на стативе на место реле НМШ.
Выводы 1-2 трансформатора подключаются к путевому приемнику, выводы вторичной обмотки (3-10) подключаются к кабельной линии в зависимости от требуемого коэффициента трансформации.
Величина входного сопротивления УТ3 на выводах 1-2 при величинах сигналов 0,5 В частотами и установленными перемычками при нормальных климатических условиях не менее 2000 Ом.
Схема УТ3 представлена на рис. 8.6.
Рис. 8.6. Принципиальная схема уравнивающего трансформатора УТ3
96
Перемычка между
Частота сигнала, Гц
420
480
580
720
780
Перемычка между
Коэффициент
Настройка трансформатора на соответствующую частоту рельсовой
цепи выполняется установкой перемычки в соответствии с табл. 8.3.
Таблица 8.3
Настройка уравнивающего трансформатора
выводами УТ3
3-10 4-10 5-10 6-10 7-10
Коэффициент трансформации УТ3 относительно выводов 1-2 показан в табл. 8.4.
Настройка коэффициента трансформации УТ3
3-9 4-9 5-9 6-9 7-9 8-9
выводами УТ3
1,2±0,06 1,37±0,07 1,65±0,08 2,03±0,1 2,44±0,12 3,39±0,17
трансформации
Для подключения аппаратуры ТРЦ к рельсовой линии требуются
устройства защиты и согласования, к которым относятся:
Таблица 8.4
гового тока и его выравнивание в рельсовых нитях;
тивления рельсовой линии и соединительного кабеля;
тягового тока и выравнивающие сопротивления по концам рельсовой линии;
вышении допустимых значений асимметрии тягового тока;
сферных и коммутационных перенапряжений.
ется видом тяги на данном участке.
– дроссель-трансформаторы, обеспечивающие пропуск обратного тя-
– согласующие трансформаторы, служащие для согласования сопро-
– защитные резисторы, защищающие аппаратуру ТРЦ от асимметрии
– автоматические выключатели, отключающие аппаратуру при пре-
– выравниватели и разрядники, защищают аппаратуру ТРЦ от атмо-
Состав устройств конкретной рельсовой цепи в основном определя-
97
При автономной тяге устанавливаются согласующие трансформаторы с коэффициентом трансформации n = 38, защитные резисторы 7157 и
разрядники РВНШ-250.
При электротяге постоянного тока устанавливаются дроссельтрансформаторы с n = 38 или, при их отсутствии, согласующие трансформаторы с n = 38. Кроме того устанавливаются разрядники РВНШ-250 или
ВОЦШ-220, защитные резисторы РМР-1 и автоматические выключатели
АВМ-2.
При электротяге переменного тока совместно дроссельтрансформаторы с коэффициентом трансформации n = 3 устанавливают
согласующие трансформаторы c n = 13,3, при отсутствии дроссельтрансформаторов устанавливают согласующие трансформаторы с n = 38.
Также устанавливаются разрядники РВНШ-250 или ВОЦШ-220, защитные
резисторы РМР-1 и автоматические выключатели АВМ-2.
Контрольные вопросы и задания
1. Какие устройства включает в себя аппаратура ТРЦ?
2. В чем заключаются особенности сигналов ТРЦ? Как они форми-
руются?
3. Как работает генератор сигналов ТРЦ?
4. Для чего предназначен путевой фильтр ТРЦ?
5. Как работает путевой приемник ТРЦ?
6. Как обеспечивается полоса пропускания приемника ТРЦ шириной
в 24 Гц?
7. Для чего в схемах ТРЦ применяются уравнивающие трансформа-
торы УТ3?
8. Какие устройства используются для защиты аппаратуры ТРЦ?
98
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Котляренко Н. Ф. Электрические рельсовые цепи : учебник /
Н. Ф. Котляренко. – М. : 1961. – 327 с.
2. Брылеев А. М. Теория, устройство и работа / А. М. Брылеев,
Ю. А. Кравцов, А. В. Шишляков. – М. : 1978. – 344 с.
3. Аркатов В. С. Рельсовые цепи магистральных железных дорог : спарвочник / В. С. Аркатов, Ю. В. Аркатов, С. В. Казеев. – М. : 2006. – 496 с.
4. Бушуев А. В. Рельсовые цепи: теоретические основы и эксплуатация :
монография / А. В. Бушуев, В. И. Бушуев, С. В. Бушуев. – Екатеринбург :
УрГУПС, 2014. – 311 с.
5. Леванова Т. М. Расчет рельсовых цепей переменного тока : метод. указания / Т. М. Леванова, М. Ю. Белошицкий. – Екатеринбург : УрГУПС,
2012. – 35 с.
6. Попов А. Н. Рельсовые цепи : конспект лекций / А. Н. Попов,
С. В. Бушуев, С. С. Кокорин. – Екатеринбург : УрГУПС, 2019. – 80 с.
99
Учебное издание
Попов Антон Николаевич
УСТРОЙСТВО И АНАЛИЗ РАБОТЫ
РЕЛЬСОВЫХ ЦЕПЕЙ
Учебно-методическое пособие по дисциплине
«Автоматика и телемеханика на перегонах»
для обучающихся по специальности
23.05.05 «Системы обеспечения движения поездов»
специализации «Автоматика и телемеханика
на железнодорожном транспорте» всех форм обучения
Редактор С. В. Пилюгина
Подписано в печать 12.04.2021. Формат 60х84/16
Усл. печ л. 5,8. Тираж 20 экз. Заказ 13
УрГУПС
620034, Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66