Измерить сопротивление и токи при двух различных сопротивлениях балласта по указанию преподавателя. Результаты измерений и расчетов занести в таблицу 1.3.

Таблица 1.3

Расчеты последовательно проводятся по формулам(1.16), (1.17), (1.18), (1.19). При вычислении по формулам(1.18) значение arch находят из таблиц гиперболических функций или соотношения:

arch x = ln (x + x2 -1).

В рассматриваемом случае:

x = IнUн + IкUк . IнUк + IкUн

Требования к отчету

Каждый студент, используя полученные данные, оформляет отчет само-

стоятельно. Отчет должен иметь титульный лист, оформленный в соответствии с требованиями стандарта предприятия«Лабораторные работы» – СТВ № 2.3.2.3–07 [5]. В отчете должна быть указана цель работы, приведена схема измерений с указанием типов приборов, пределов, класса точности прибора.

При выполнении расчетов вначале приводится расчетная формула, а за-

тем производятся вычисления с использованием данных, полученных в экспе-

рименте, а также данных, полученных в результате промежуточных вычисле-

ний. В отчете также представляются письменные ответы на контрольные -во просы, заданные преподавателем.

16

В конце отчета должны быть сделаны выводы по результатам измерений.

Эти же требования к отчетам предъявляются и при выполнении других лабораторных работ.

Контрольные вопросы

1Какие параметры рельсовой цепи называют первичными?

2Что понимается под удельным сопротивлением балласта и от чего зави-

сит это сопротивление?

3 Что понимается под удельным сопротивлением рельсов и от чего зави-

сит это сопротивление?

4Какие параметры рельсовой цепи называют вторичными?

5Что показывает коэффициент распространения?

6Физический смысл волнового сопротивления.

7Область применения метода холостого хода и короткого замыкания.

8Область применения метода двух коротких замыканий.

9Для чего определяются первичные параметры рельсовых цепей?

10В каких единицах измеряется сопротивление балласта и сопротивление рельсов?

Библиографический список

1 Аркатов В. С., Кравцов Ю. А., Степенский Б. М. Рельсовые цепи. Ана-

лиз работы и техническое обслуживание. – М. : Транспорт, 1990. – 295 с.

2 Котляренко Н. Ф. Электрические рельсовые цепи. – М. : Транспорт,

1969.

3 Дмитренко Е. И. Сапожников В. В., Дьяков Д. В. Измерения и диагнсти-

рование в системах железнодорожной автоматики, телемеханики и связи : учеб.

для вузов ж.-д. транспорта / под ред. И. Е. Дмитренко. – М. : Транспорт, 1994.

– 263 с.

17

4 Рельсовые цепи магистральных железных дорог : справочник / В. С. Ар-

катов, Ю. В. Аркатов, С. В. Казеев, Ю. В. Ободовский. – 3-е изд., перераб.

и доп. — М. : ООО Миссия-М, 2006. – 496 с.

5 СТВ № 2.3.2.3. – 07. Система менеджмента качества. Стандарт предпри-

ятия. Лабораторные работы. Нормативные документы. – УрГУПС, 2007.

– 20 с.

18

Лабораторная работа № 2

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВЫХ СООТНОШЕНИЙ

В ФАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ РЕЛЬСОВЫХ ЦЕПЯХ

Цель работы: изучение методов измерения фазовых соотношений в реле

ДСШ-12.

В фазочувствительных рельсовых цепях в качестве путевого приемника

используются двухэлементные секторные реле типов ДСР-12, ДСШ-12, ДСШ13, ДСШ-15 и ДСШ-16, тяговое усилие которых зависит не только от амплиту-

ды, но и от фазы сигнала. Реле имеет две обмотки: местную и путевую. Токи,

протекающие по этим обмоткам, создают потоки, соответственно F м и Fп , ко-

торые пересекают подвижный алюминиевый сектор реле, наводя в нем вихре-

вые токи iм и iп . Взаимодействие тока iм с потоком Fп и тока iп с потоком F м

создают вращающий момент сектора М :

ствующий на сектор реле, будет при j=90o.

Векторная диаграмма идеальных фазовых соотношений между напряже-

ниями и токами для реле ДСШ-12 приведена на рисунке 2.1.

Обычно угол измеряют не между токами, а между током путевой и на-

пряжением местной обмотки или током местной и напряжением путевойоб мотки. Если эти углы соответственно равны162o и 25o, то угол между токами местной и путевой обмоток равен 90o и вращающий момент наибольший.

19

Iп

Uм

Рисунок 2.1 – Векторная диаграмма идеальных фазовых соотношений реле ДСР-12, ДСШ-12 при однофазном питании током f = 50 Гц

При использовании электронного фазометра измеряют угол междуна

пряжениями местной и путевой обмоток, приняв за опорное напряжение на ме-

стной обмотке. Так как путевая и местная обмотки индукционного реле имеют различное количество витков и различные магнитопроводы, а соответственно и разные полные сопротивления обмоток, то и сдвиг по фазе между токами и -на пряжениями в них будет различным. Так, например, для реле ДСШ-12 на час-

тоте 50 Гц напряжение Uм опережает ток Iм на 72°, а напряжение U п опережает

ток Iп на 65° градусов. Таким образом, если напряжение на путевом элементе отстает от местного напряжения на угол 97°, то для реле ДСШ-12 это идеальное соотношение и вращающий момент имеет наибольшее значение. Если обозна-

чить через b угол расстройки между токами Iм и Iп , а через b1 угол расстройки

между напряжениями Uм и U п , т. е.

20

I I

правочный коэффициент cosb или cosb1 мало отличается от единицы и ком-

пенсировать расстройку можно повышением напряжения U п . При большом уг-

ле расстройки требуется значительное увеличение напряженияU п , что может превысить допустимые нормы.

При регулировке фазочувствительной рельсовой цепи при высоком - со противлении изоляция (балласт сухой или промерзший) угол сдвига фаз между токами следует устанавливать в диапазоне 65-75o (см. рисунок 2.1). Тогда при уменьшении сопротивления изоляции угол сдвига фаз, увеличиваясь, может стать идеальным или приблизиться к таковому.

Для рельсовых цепей с двумя дроссель-трансформаторами типа ДТ-0,2 и

реле ДСР-12 (ДСШ-12) при колебании сопротивления балласта угол сдвига фаз изменяется незначительно, поэтому при их регулировке можно устанавливать угол сдвига фаз между напряжениями, близким к идеальному, независимо от состояния балласта.

Для измерения фазовых соотношений в фазочувствительных реле наибо-

лее широко используется электродинамический фазометр типа ЭЛФ. Однако недостатком его использования является недостаточная чувствительность фа-

зометра по измерительному току (нормальный ток прибора составляет 5А), что приводит к большим погрешностям измерения фазового угла на реле. Поэтому токовый элемент фазометра ЭЛФ следует включать последовательно в цепь ме-

стных обмоток путевых реле, а обмотку напряжения − параллельно путевой обмотке (рисунок 2.2, а). При таком включении, как показали опыты, точность измерения сдвига фаз прибором ЭЛФ вполне удовлетворительная при сигналь-

ном токе частотой 25, 50, 75 Гц.

К недостаткам такого способа измерения фазового угла следует отнести необходимость размыкания цепи путевого реле и связанную с этим опасность перекрытия сигнала. Поэтому наряду с описанным способом рекомендуется способ измерения угла расстройки без размыкания цепи путевых реле (рисунок 2.2, б).

21

Угол между напряжением местной и путевой обмоток при идеальных фа-

зовых соотношениях равен 97o при частоте 50 Гц и 90o при частоте 25 Гц.

В случаях, когда отсутствуют измерительные приборы для измерения фа-

зы, то фазовый угол можно измерить косвенным способом − методом трех вольтметров. Схема измерения приведена на рисунке2.3. Принцип метода за-

ключается в измерении напряжения на путевой обмоткеUп , напряжения на ме-

стной обмотке U м' , снимаемого с вторичной обмотки трансформатора Тр, и геометри-

ческой разности (или суммы) этих напряжений U D (U S ) (см. рисунок 2.4).

Рисунок 2.2 – Схема включения электродинамического фазометра типа ЭЛФ

Если измеряется сумма этих напряжений, то сдвиг фаз определяется сле-

дующими соотношениями:

Для упрощения расчетов и измерений на практике с помощью вторичных обмоток трансформатора Тр напряжение Uм' устанавливают равным напряжениюU п , т. е

Uп =Uм' =Uм , тогда выражения (2.4 и 2.5) можно преобразовать к следующему

виду:

22

U&п

U&м

U&м'

j

r

Uп

следующими соотношениями:

23

На схеме пунктиром показано включение вольтметра для измерения этой

разницы. Трансформатор в данном случае применен в двух целях: для приведе-

ния значения напряжения Uм' к напряжению, близкому или равному значению

U п , и обеспечения гальванической развязки между источниками местного и пу-

тевого напряжений.

Векторная диаграмма напряжений приведена на рисунке2.4. По теореме

косинусов можно определить искомое значение углаj. При этом надо отме-

тить, что трансформатор Тр вносит некоторый сдвиг фазы вторичного напря-

жения Uм' относительно первичного Uм. Однако ввиду того, что трансформатор работает в режиме холостого хода, сдвиг этот незначительный.

В случае применения трансформатора с секционированными вторичными

обмотками, например, трансформаторов типов ПОБС или СОБС, имеется воз-

где К = UD .

U

Рассчитанные значения j в зависимости от коэффициента К приведены

в таблице 2.1.

Таблица 2.1

При определении угла расстройки данным методом появляется погреш-

ность

24

погрешность определения угла резко увеличивается.

Рисунок 2.5 – График погрешности фазового угла при измерении методом трех вольтметров

Значение К больше 1,8 имеет место при угле расстройки более30o.

Обычно в рельсовых цепях абсолютное значение угла расстройки меньше30o.

Поэтому и значение коэффициентаК, превышающее 1,6, на практике встреча-

ется редко. Однако, если в результате измерения получится значениеК, близ-

кое к двум, то следует поменять местами концы вторичной обмотки транс-

форматора.

Это приведет к повороту вектораUм' (на рисунке 2.4 новый вектор пока-

25