
- •Введение
- •1. ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
- •2. ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
- •2.1. Общие требования безопасности
- •2.2. Требования безопасности перед началом работы
- •2.3. Требования безопасности во время работы
- •2.4. Требования безопасности в аварийных ситуациях
- •2.5. Требования безопасности по окончании работы
- •3. ОПИСАНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ УСТАНОВОК
- •3.2. Лабораторные стенды для моделирования влияний
- •3.3. Цифровой осциллограф на базе АЦП L-154
- •4. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЙ ТЯГОВОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
- •5. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЙ ТЯГОВОЙ СЕТИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
- •Библиографический список
продолжения искусственного дыхания и массажа сердца может решить только врач.
Если пострадавший находится в сознании, но до этого был в состоянии обморока, его следует уложить в удобное положение и тепло укрыть, обеспечить ему полный покой и непрерывный контроль его состояния.
Вызов врача должен быть произведен немедленно независимо от состояния пострадавшего.
2.5. Требования безопасности по окончании работы
2.5.1.После окончания лабораторной работы все использовавшиеся приборы и оборудование должны быть выключены и приведены в первоначальное состояние. Разъединителем Р2 необходимо отключить лабораторный стенд от линии с наведенным напряжением.
2.5.2.Преподаватель по приказу энергодиспетчера должен перевести разъединитель Р1 установки для измерения наведенных напряжений в отключенное положение, а разъединитель Р4 – во включенное положение с заземлением линии, предназначенной для исследования наведенных напряжений.
3. ОПИСАНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ УСТАНОВОК
3.1. Лабораторная установка для исследования наведенных напряжений
Лабораторная установка для измерения наведенных напряжений расположена в учебном центре «Академическая» и состоит из провода БСМ-1 диаметром 4 мм, подвешенного на высоте около 5 м на опорах контактной сети в обе стороны от учебного центра примерно на 0.5 км, общая длина провода 1 км. Поперечное сечение системы проводов показано на рис. 1. Над экспериментальным проводом расположены провода АС-35 линии 6 кВ, а под проводом располагается волноводный провод БСМ-1. Контактная сеть участка составлена подвеской М-120+2*МФ-100. Расстояние между контактными проводами можно принять равным 5 см.
В здании учебного центра имеется коммутационное оборудование для подключения экспериментального провода и измерительные приборы для измерения наведенных напряжений электрического и магнитного влияний и для измерения стекающего с провода тока. Общая схема лабораторной установки приведена на рис. 2.
8

y, м
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
ЛЭП-6 |
|
к/с 2 |
|
|
к/с 1 |
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
провод |
|
|
|
|
|
|
|
|
волновод |
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
-8 |
-6 |
-4 |
-2 |
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
x, м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1
Мачтовый разъединитель Р1 с дистанционным управлением расположен у здания учебного центра, он соединен проводом с проходным изолятором для подключения к лабораторному стенду, расположенному внутри здания. Разъединитель Р2 типа РВ-10/400, сблокированный с заземляющим ножом, находится за ограждением лабораторного стенда и служит для подключения измерительного оборудования. Разъединитель Р3 типа РВ-10/400 лабораторного стенда предназначен для подключения низковольтной части измерительной установки, с помощью которой измеряется наведенное напряжение магнитного влияния. Разъединитель Р4 находится на западном конце линии, он предназначен для заземления удаленного конца провода при измерении напряжений магнитного влияния. Киловольтметр PV1 типа С-96 служит для измерения напряжения электрического влияния.
Вольтметр PV2 с пределом измерения 100 В предназначен для измерения напряжения магнитного влияния при закороченном разъединителе Р4. Амперметр РА1 с пределом измерения 10 А установлен для измерения тока в короткозамкнутой с двух сторон линии. Миллиамперметр РА2 с пределом измерения 30 мА служит для измерения наведенного тока электрического влияния при изолированном от земли проводе; резистор R1 сопротивлением 3 кОм нужен для ограничения возможного большого тока при включенном разъединителе Р4. Тумблеры S1-S3, управляемые с помощью диэлектрических тяг, предназначены для подключения измерительных приборов в процессе измерений.
9

СХЕМА ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАВЕДЕННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
Линия 0.5 км + 0.5 км
Р4
P1 - мачтовый разъединитель
Р2 - разъединитель с заземляющим ножом ЗН
Р3 - разъединитель для подключения низковольтной измерительной части
Р4 - мачтовый разъединитель для измерения напряжения магнитного влияния
РВ1 - разрядник низковольтный
PV1 - киловольтметр
PV2 - вольтметр для измерения напряжения магнитного влияния
PA1 - амперметр для измерения тока магнитного влияния
PA2 - миллиамперметр для измерения тока электрического влияния
S1 - тумблер подключения вольтметра низкого напряжения
S2 - тумблер подключения амперметра
S3 - тумблер подключения миллиамперметра
Р1
ЗН
Р2
PV1
kV
Р3
|
S1 |
S2 |
S3 |
|
PV2 |
PA1 |
PA1 |
РВ1 |
V |
A |
mA |
|
|
|
R1 |
Рис. 2
10
3.2. Лабораторные стенды для моделирования влияний
В лабораторных работах используются два лабораторных стенда, первый из которых моделирует систему электроснабжения постоянного тока, второй – переменного тока. Стенды позволяют получить только качественную картину электрического и магнитного влияний на смежную линию и не рассчитаны на получение конкретных значений напряжений и токов моделируемой системы. Основные характеристики исходной системы, отслеживаемые на модели – это зависимости токов и напряжений от координаты вдоль смежной линии и от времени. Зависимости токов и напряжений от времени, то есть осциллограммы этих величин, полученные на моделях, похожи на соответствующие зависимости в моделируемой системе, так же, как и зависимости напряжений от координаты вдоль провода, отсчитываемой от начала провода.
Стенды представляют собой физически реализованную П-образную схему замещения тяговой сети однопутного участка и смежного провода, описанную в разделе 1.5 лекционного курса [2].
Стенд переменного тока (рис. 3) моделирует тяговые подстанции переменного тока, тяговую сеть межподстанционной зоны однопутного участка со смежным проводом воздушной линии в зоне влияния и тяговые нагрузки.
Тяговая подстанция моделируется панелью с однофазным трансформатором и тумблерами (рис. 3а), и основное требование к модели подстанции – получение однофазного синусоидального напряжения с добавкой в цепь некоторой индуктивности, имитирующей индуктивность рассеяния трансформатора и индуктивность внешнего электроснабжения. На стенде три модели подстанций, а трансформатор на все модели подстанций один, у него четыре одинаковые гальванически не связанные друг с другом вторичные обмотки. Номинальные напряжения обмоток трансформатора
220/73 В.
Модель тяговой сети со смежной линией (рис. 3в) конструктивно выполнена в виде отдельной панели на стенде и включает в свой состав четыре трансформатора, десять конденсаторов и четыре модели электровоза. Такая модель позволяет исследовать закономерности изменения напряжения провод-земля в пяти точках вдоль моделируемого провода (две точки по краям и три промежуточные точки). Зажимы «Uлс» на стенде единственные, а перемещение от начала к концу модели линии связи производится с помощью переключателя «Uлс» на панели. В моделях электровозов (рис. 3б) учитываются только цепи, ответственные за создание нелинейности – неуправляемый двухпульсовый выпрямитель, резистивная нагрузка и сглаживающая катушка.
Строго говоря, вопрос моделирования нелинейной цепи весьма сложен. Необходимо доказать, что процессы в цепи с напряжением, в три с
11

лишним сотни раз меньшим, чем в реальной ситуации, хотя бы по форме, |
|||||
то есть по зависимости от времени, повторяют реальную ситуацию. В дан- |
|||||
ном случае почти единственные нелинейные элементы – это вентили мо- |
|||||
дели электровоза, имеющие в грубом приближении кусочно-линейную |
|||||
вольтамперную характеристику с переломом при нулевом токе и нулевом |
|||||
напряжении, и этот перелом один и тот же в модели и в реальной ситуа- |
|||||
ции. Если реальные прямые падения напряжения на вентилях малы и ре- |
|||||
альные обратные токи тоже невелики, то можно надеяться на похожесть |
|||||
форм токов и напряжений. |
|
|
|
|
|
Стенд моделирования влияния тяговой сети переменного тока |
|||||
а) |
220 В |
|
|
|
|
|
|
МВ |
|
|
|
|
|
|
б) |
|
|
МВ |
|
МВ |
|
|
|
3 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
Ud |
|
|
Rн |
|
|
- |
Lн |
|
|
4 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
в) |
|
|
|
|
|
1/2 Co |
|
|
|
|
|
S1 |
Co |
Co |
Co |
S2 |
1/2 Co |
Uлс |
Uлс |
Uлс |
Uлс |
|
Uлс |
1/2 Cэ |
Cэ |
Cэ |
Cэ |
|
1/2 Cэ |
|
Rш |
Rш |
Rш |
|
Rш |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
Zн |
Zн |
Zн |
|
Zн |
2 |
|
|
|
|
4 |
Рис. 3
Модель тяговой сети со смежным проводом (модель смежного провода – это верхняя часть схемы рис. 3в) позволяет учесть основные свойст-
12
ва оригинала, обусловливающие электрическое и магнитное влияние. Это емкостная связь между контактной сетью и проводом, замещенная с пятью конденсаторами, емкость провод – земля, также замещенная конденсаторами, взаимоиндуктивная связь контактной сети и смежного провода и собственные индуктивности контактной сети и смежного провода. Собственные и взаимные индуктивности представлены четырьмя трансформаторами, имеющими сердечники с нелинейными свойствами и сильной связью между двумя обмотками, что вносит довольно серьезные отличия от реальной ситуации и ухудшает модель, однако без сердечников получается слишком низкий уровень напряжения в модели смежной линии. Весь моделируемый участок, таким образом, разбит на четыре одинаковые составные части с П-образными схемами замещения, что позволяет качественно судить о характере распределения напряжения вдоль смежного провода по пяти парам точек модели.
На панелях модели изображены принципиальные схемы, которые являются чем-то промежуточным между схемой реальной моделируемой системы и схемой модели. Изображенные на схемах панелей трансформаторы тока в модели отсутствуют; вместо них используются шунты сопротивлением 2 Ома.
Модель постоянного тока (рис. 4) призвана моделировать тяговую подстанцию постоянного тока, однопутный электрифицированный участок с контактной сетью, электровозами и смежным проводом воздушной линии.
Модель тяговой подстанции постоянного тока составлена двумя панелями, одна из которых моделирует преобразовательный трансформатор и шестипульсовый неуправляемый выпрямитель (рис. 4а), собранный по схеме трехфазного моста, а вторая представляет собою модель однозвенного Г-образного фильтра подстанции (рис. 4б). Трехфазный трансформатор модели предназначен для получения трех синусоидальных трехфазных напряжений с фазовыми сдвигами 120о и с некоторыми индуктивностями рассеяния трансформатора, количественно в данном случае не уточняемыми, а мостовой выпрямитель с теми же оговорками по поводу кусочно-линейной характеристики, как и для электровозов переменного тока, моделирует выпрямитель тяговой подстанции. Модель фильтра представляет собою низковольтный фильтр с резонансными цепочками, настроенными на гармоники выпрямленного напряжения 300, 600, 900, 1200 Гц и апериодическое звено. У подобного фильтра – и реального, и у модели – есть один недостаток, а именно – возможность резонанса цепочки LрС5 с увеличением амплитуды гармоникиМодельна выходетяговйфильтрасети (рис. . 4в) повторяет аналогичную модель стенда переменного тока, отличаясь только двумя особенностями. Изображенные на схемах панелей трансформаторы тока – это низкоомные (десятые-сотые
13

доли Ома) некалиброванные резисторы из нихромовой проволоки, а модели электровозов – это просто резисторы сопротивлением 100 Ом.
Стенд моделирования влияния тяговой сети постоянного тока
A |
B |
C |
|
1 |
2 |
а) |
|
|
МВ |
б) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Lр |
|
|
300 Гц |
L1 |
С1 |
|
|
|
|
|
|
|
600 Гц |
L2 |
С2 |
|
|
|
|
|
|
|
900 Гц |
L33 |
С3 |
|
|
|
|
|
V2 |
V1 |
1200 Гц |
L4 |
С4 |
|
|
|||
V4 |
V3 |
|
|
|
V6 |
V5 |
|
|
|
- Ud + |
БВ |
|
3 |
4 |
|
|
|
в)
1/2 Co
S1 |
Co |
Co |
Co |
S2 |
1/2 Co |
Uлс |
Uлс |
Uлс |
Uлс |
|
Uлс |
1/2 Cэ |
Cэ |
Cэ |
Cэ |
|
1/2 Cэ |
|
Rш |
Rш |
Rш |
|
Rш |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
Rн |
Rн |
Rн |
|
Rн |
|
100 |
100 |
100 |
|
100 |
2 |
|
|
|
|
4 |
|
|
Рис. 4 |
|
|
|
|
|
14 |
|
|
|