Параметры тяговых сетей переменного тока.

1. Активное сопротивление проводов и рельсов.

В цепях переменного тока каждый элемент цепи обладает комплексным сопротивлением

z = r_а + jх,

где r_а – активное сопротивление;

х – реактивное сопротивление.

Обычно активное сопротивление выражается через омическое

r_а = r · k,

где r – омическое сопротивление постоянному току,

k – коэффициент, зависящий от материала провода.

Активное сопротивление рельсов, выполняемых из стали, зависит от магнитной проницаемости µ стали рельсов, а µ зависит от тока, протекающего по рельсам. Таким образом, значение тока в рельсах зависит от переходного сопротивления рельсы – земля и продольного сопротивления рельсов.

Активное сопротивление рельсов во много раз больше, чем омическое, вследствие большого сечения рельсов и магнитных свойств рельсовой стали. Например, при переменном токе частотой 50 Гц сопротивление рельсов в 5 – 7 раз больше, чем при постоянном.

2. Полное сопротивление контуров и взаимоиндукции контуров тяговой сети.

Тяговую сеть в процессе передачи энергии электроподвижному составу можно рассматривать состоящей из нескольких контуров. Например, один контактный провод и две нити рельсов одного пути: контактный провод – земля и два контура рельс – земля – всего три контура.

Полное удельное сопротивление любого контура равно:

z₀ = r₀ + j · (х₀^/ + х₀^//),

где r₀ – удельное активное сопротивление контура;

х₀^/ - удельное внешнее индуктивное сопротивление контура;

х₀^// - удельное внутреннее индуктивное сопротивление контура.

3. Составное сопротивление тяговой сети.

Если ток протекает по участку тяговой сети протяжённостью l, то потеря напряжения на этом участке

∆U = I_к · (R · cos φ + Х · sin φ)

где R = r_а0 · l и Х = х₀ · l.

Величина R · cos φ + Х · sin φ - называется составным сопротивлением.

4. Эквивалентное сопротивление тяговой сети.

13

Электромагнитное влияние тяговых сетей постоянного и переменного тока на линии связи

Тяговая сеть, обладая большой электрической мощностью, оказывает нежелательное воздействие на линии связи и может нарушить нормальную работу линий связи.

По интенсивности воздействия влияния подразделяют на:

1. опасные – когда влияния тяговых сетей представляют опасность для обслуживающего персонала, изоляции линий и аппаратов;

2. мешающие –- когда влияния препятствуют нормальному функционированию сооружений (появление ложных сигналов, сбой движения поездов, отсутствие слышимости).

На дорогах переменного тока опасные влияния могут возникнуть при КЗ в удалённой точке тяговой сети, при котором наведённая ЭДС имеет наибольшее значение. При сближении линий связи с контактной сетью в её проводах могут наводиться потенциалы в несколько киловольт.

Мешающее влияние на дорогах постоянного тока обуславливается наличием переменной составляющей в выпрямленном напряжении и токе, возникающей при работе преобразователей; их неисправностями, регулированием напряжения, асимметрией напряжений в питающей системе.

На дорогах однофазного тока мешающее влияние вызвано наличием высших гармонических составляющих тока и напряжения, их несинусоидальностью в контактной сети, которая обусловлена работой выпрямительной установки электровозов.

По характеру воздействия тяговых сетей на линии связи различают электрическое, магнитное и гальваническое влияния.

Электромагнитное поле тяговой сети проявляет себя и как электрическое поле (за счёт изменения электрической напряжённости этого поля в пространстве) и как магнитное поле (за счёт индуктивной связи тяговой сети с другими сетями).

Гальваническое влияние на смежные сооружения тяговая сеть оказывает вследствие утечки тяговых токов с рельсов в землю и попадания этих токов на подземные сооружения.

Электрическое влияние тяговой сети на смежную цепь при практическом отсутствии магнитного влияния можно наблюдать в том случае, если контактная сеть находится под напряжением, а нагрузки в ней отсутствуют. Под действием электрического поля в проводах линий связи наводится потенциал, значение которого определяется напряжением контактной сети и отношением ёмкостей между влияющим проводом и проводом связи к ёмкости провода «связь – земля». Разность потенциалов проводов двух проводной линии связи вызывает протекание токов помех. Кабельные линии связи в земле с заземлённой оболочкой электрическому влиянию не подвержены.

В зависимости от конкретных условий прокладки линий связи электрическое влияние тяговой сети дорог переменного тока может приводить к появлению наведённых напряжений в линии связи, достигающих нескольких киловольт.

наведённых напряжений решение примера стр. 51

Электрические влияния на участках постоянного тока несущественны.

Магнитное влияние на участках постоянного и переменного тока является наиболее существенным.

Тяговая сеть является несимметричной двухпроводной цепью: провода контактной сети и рельсы создают неодинаковые магнитные поля, которые противоположны по направлению и неодинаковы по величине, поэтому в пространстве распространяется результирующее магнитное поле. Чаще всего магнитное поле, создаваемое током в рельсах, уменьшает основное поле, создаваемое контактной сетью и в смежной линии индуктируется меньшая ЭДС.

В линии связи, оказавшейся в этом поле, индуктируется ЭДС пропорциональная величине и частоте тока тяговой сети:

Е = ω · Μ · i · λ

где ω – угловая частота;

М – коэффициент взаимоиндукции контактной подвески и провода линии связи;

i – тяговый ток;

λ – коэффициент экранирующего действия рельсов равный 0,3 – 0,6.

В двухпроводной линии связи продольная ЭДС проводов неодинакова из-за несимметричного расположения их относительно тяговой сети. Под действием разности этих ЭДС по линии связи протекают токи, вызывающие помехи.

Гальваническое влияние обусловлено блуждающими токами при протекании их по земле. Разные точки земли будут иметь различные потенциалы. Однопроводные линии связи, в которых вторым проводом является земля и имеются рабочие заземления, подвержены гальваническому влиянию тяговой сети. В таких линиях будут появляться напряжения, обусловленные гальваническим влиянием, равные разности потенциалов между рабочими заземлениями. Эта разность потенциалов вызывает в линиях связи уравнительный ток, от которого зависит уровень помех. При двухпроводных линиях связи и нормальном состоянии их изоляции гальваническое воздействие на них незначительно.