Гоголева А. В. (1209085), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

Таблица 3.2 – Пробивные напряжения искровых промежутков , используемых в ОАО «РЖД»

Наименование (марка) ИП	Пробивное напряжение,
ИП-62	800÷1200
ИП-3	800÷1200
ИПМ	1400÷1600
ГРПЗ	1400÷1700

1. Анализ факторов, влияющих на параметры элементов цепи канализации обратного тягового тока

Для анализа факторов, влияющих на асимметрию обратного тягового тока, воспользуемся имитационной моделью. Для того чтобы фиксировать значения в контрольных точках в модель внесем амперметры и вольтметры. Схема расположения приборов для контроля параметров тока и напряжения в исследуемых узлах цепи канализации обратного тягового тока показана на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 – Схема расположения амперметров и вольтметров

Структура обозначений элементов на рисунках 3.1 и 3.2 совпадает. Главным параметром работоспособности искрового промежутка является потенциал (напряжение) пробоя. Потенциал пробоя определяется по формуле:

где – обратный тяговый ток; – переходное сопротивление участка цепи канализации обратного тягового тока.

Из чего формулы (3.1) следует, что на напряжение на искровом промежутке влияет переходное сопротивление . Переходное сопротивление главным образом зависит от веса электроподвижного состава, типов дроссель трансформаторов, а также от состояния балластного слоя земли.

Согласно статистике Хабаровской ЭЧ ДВЖД, при одинаковых значениях весов поездов и потребляемого ими тока, неисправности и пробои искровых промежутков происходят в холодное время года (подраздел 1.4), следовательно, основным влияющим фактором на напряжение на искровом промежутке является сопротивление, так как вследствие промерзания грунта поверхностное сопротивление и сопротивление нижнего слоя балласта значительно увеличивается. Шпалы и балласт в значительной мере изменяют свою электрическую проводимость в зависимости от наличия в них влаги, изменений окружающей температуры и других факторов. Поэтому сопротивление изоляции рельсовой цепи, или, как принято его называть, сопротивление балласта, получается низким или высоким и весьма нестабильным (изменяется от 0,25 до 100 Ом·км) [25].

Вследствие высокого сопротивление промерзшего грунта, проводимость между одним рельсом и землей, а также между двумя рельсами практически равна нулю, а проводимость изоляции другого рельса относительно земли определяется проводимостью опор контактной сети и может быть значительной [14]. Указанный фактор приводит к серьёзному увеличению потенциала на искровом промежутке, который встроен в цепь заземления «рельс-опора».

Сопротивление изоляции зависит от состояния балласта и принимает следующие значения [14]:

– при мокром балласте – 1 Ом⋅км;

– при влажном балласте – 2 Ом⋅км;

– при сухом слабо промерзшем балласте – 50 Ом⋅км;

– при сильно промерзшем балласте – 50…100 Ом⋅км.

Перечисленные выше параметры обеспечиваются при наличии зазора между подошвами рельсов и балластом не менее 3 см. Подошвы рельсов от железобетонных шпал, обладающих низким сопротивлением, изолируются специальными резиновыми прокладками. Лучшим материалом для балластного слоя, с точки зрения изоляции между рельсовыми нитями, а также рельсами и землей, является щебень.

Чтобы исследовать влияние веса поездов на напряжение на искровом промежутке , необходимо знать максимальные токи контактной подвески С помощью программной среды КОРТЭС произведем выборку значений токов в зависимости от веса поезда. Зная токи, в программной среде Multisim 12.0 меняем сопротивление электровоза, так как во время движения поезда по блок-участку сопротивление его имеет переменную величину, что связано с изменением профиля пути. Изменение сопротивления поезда позволит выставить, необходимый максимальный ток контактной подвески , который возникает при прохождении поезда определенной массы на подъемах участка железной дороги. Значения максимального тока контактной подвески регистрируются на амперметре U3 в программной среде Multisim 12.0, вследствие изменения токов, меняется напряжение на искровом промежутке, которое фиксирует вольтметр U4 в программной среде Multisim 12.0.

Сопротивление балластного слоя земли в данном случае принимаем равным (для холодного времени года при условии промерзания). Таким образом, получим значения напряжений на искровом промежутке в зависимости от веса поезда, приведенные в таблице 3.3.

Таблица 3.3 – Значения напряжений на искровом промежутке в зависимости от веса поезда при R_бал = 60 Ом·км

Исходя из значений, полученных в таблице 3.3, строим график зависимости напряжений от веса поезда, рисунок 3.3.

Рисунок 3.3 – Напряжение на искровом промежутке

в зависимости от веса поезда при R_бал = 60 Ом·км

Как видно из рисунка 3.3, при прохождении тяжеловесного поезда весом 12000 тонн, напряжение на искровом промежутке составляет 823 В, что является напряжением пробоя для искрового промежутка ИП-3, например.

Далее исследуем, как влияют на условия окружающей среды, для чего изменим на величины, соответствующие другим температурным условиям и повторим расчет по ранее упомянутому алгоритму.

Исходя из литературных источников, нормативное сопротивление балласта принято 1 Ом·км [26]. Изменим сопротивление балластного слоя и так же проанализируем значение напряжения на искровом промежутке от максимального тока контактной подвески. Значения напряжений на искровом промежутке для соответствующего веса тяжеловесного поезда (его приведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 – Значения напряжений на искровом промежутке в зависимости от веса поезда при R_бал = 1 Ом·км

Исходя из значений, полученных в таблице 3.4, строим график зависимости напряжений от веса поезда, рисунок 3.4.

Рисунок 3.4 – Напряжение на искровом промежутке

в зависимости от веса поезда при R_бал = 1 Ом·км

На рисунках 3.3 и 3.4 токи для каждого подвижного состава приняты максимальные значения на участке Дормидонтовка-Аван, а достигаются они в местах самых крутых подъёмов, согласно профилю пути в КОРТЭСЕ. Все расчеты проводились при одинаковых условиях для грузовых составов с локомотивом 2ЕС5К «Ермак».

Проведя сравнительный анализ рисунков 3.3 и 3.4 выявлено, что сопротивление балластного слоя земли в значительной мере влияет на напряжение на искровом промежутке. Для определения зоны критических и оптимальных значений сопротивления балластного слоя земли строим семейство зависимостей потенциала на искровом промежутке от максимального тока электроподвижного состава при разных значениях сопротивлений . Будем строить график при равном 1, 2, 30, 60 и 100 Ом·км.

В программном комплексе Multisim 12.0 изменяем сопротивление блока заземления показанного на рисунке 3.5, регистрируем значения напряжений искрового промежутка и строим график зависимостей рисунок 3.6.

Рисунок 3.5 – Блок заземления

при

Рисунок 3.6 – График зависимостей при разных

значениях для участка Дормидонтовка-Аван

На рисунке 3.6 видно, что при сопротивлении балласта потенциал преодолевает допустимую границу пробоя , из чего следует, что зона критических значений сопротивления балластного слоя земли находится в пределах 60÷100 Ом·км, а зона оптимальных значений в пределах 1÷50 Ом·км. Отсюда можно сделать вывод, что сопротивление балластного слоя на участках, где достигаются максимальные значения тяговых токов от 1000 А (затяжные, крутые подъёмы) составляет 60 Ом·км, а при максимальном токе от 900 до 1000 А не должны превышать 70 Ом·км.

Далее перейдем к оценке степени влияния мощности и типа дроссель-трансформаторов, используемых в цепи канализации обратного тягового тока на величину сопротивления искрового промежутка.

В настоящее время на рассматриваемом участке Дормидонтовка-Аван ДВЖД используют следующие типы дроссель-трансформаторов: ДТ-1-150 и ДТ-1-300. В таблице 3.5 приведены параметры этих дроссель-трансформаторов [26].

Таблица 3.5 – Параметры дроссель-трансформаторов

Как видно из таблицы 3.5 трансформаторы ДТ-1-150 и ДТ-1-300 имеют одинаковое значение величины сопротивления, из чего следует, что при протекании тягового тока определенной величины по рельсовым нитям, потенциал на искровом промежутке при ДТ-1-150 и ДТ-1-300 будет одинаковым. Таким образом, изменение типа дроссель-трансформатора в цепи канализации обратного тягового тока не ведет к изменению величины потенциала на искровом промежутке. Смена ДТ-1-150 на ДТ-1-300 позволяет лишь пропускать больший тяговый ток. Величина пропускаемого тока увеличится со 150 А до 300 А.

В данном разделе с помощью программы КОРТЭС и имитационной модели было определено, что сопротивление балласта значительно влияет на потенциал на искровом промежутке. Также было выявлено, что изменение типа дроссель-трансформатора существенно не влияет на значение потенциала на искровом промежутке.

Характеристики

Список файлов ВКР