Гоголева А. В. (1209086), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Для того чтобы фиксировать значенияв контрольных точках в модель внесем амперметры и вольтметры. Схемарасположения приборов для контроля параметров тока и напряжения в52исследуемых узлах цепи канализации обратного тягового тока показана нарисунке 3.2.U5Rоп+0100ΩAAC 1e-009Ohm+ZКПRкпZвоз1.46mHCвоз1612nFRрн16015Ω1.2mHRрн26Lрн260.165Ω1.2mHA+0ZДТCрр12 Rрр120.21mF 7.5ΩZРН2RбалU1ZР-РLрн16Cрр11 Rрр110.21mF 7.5ΩRбал1660ΩRип10MΩA+ZРН10.165ΩRбал2660ΩU4AC 10MOhmAC 1e-009OhmRвоз16100kΩZР-РV0U3RэпсLкп0.248ΩCвоз26 Rвоз2612nF100kΩ-+-0AC 1e-009OhmU6V AC 10MOhmДТ2U23A+0AC 1e-009OhmRсп20.3ΩИТ29XFG2RФ200ΩРисунок 3.2 – Схема расположения амперметров и вольтметровСтруктура обозначений элементов на рисунках 3.1 и 3.2 совпадает.
Главнымпараметром работоспособности искрового промежутка является потенциал(напряжение) пробоя. Потенциал пробоя определяется по формуле:ИП I т R пер ,(3.1)где I т – обратный тяговый ток; R пер – переходное сопротивление участка цепиканализации обратного тягового тока.Из чего формулы (3.1) следует, что на напряжение на искровом промежуткевлияет переходное сопротивление R пер . Переходное сопротивление главнымобразом зависит от веса электроподвижного состава, типов дроссельтрансформаторов, а также от состояния балластного слоя земли.Согласно статистике Хабаровской ЭЧ ДВЖД, при одинаковых значенияхвесов поездов и потребляемого ими тока, неисправности и пробои искровых53промежутков происходят в холодное время года (подраздел 1.4), следовательно,основным влияющим фактором на напряжение на искровом промежуткеявляется сопротивление, так как вследствие промерзания грунта поверхностноесопротивление и сопротивлениенижнего слоя балласта значительноувеличивается.
Шпалы и балласт в значительной мере изменяют своюэлектрическую проводимость в зависимости от наличия в них влаги, измененийокружающей температуры и других факторов. Поэтому сопротивлениеизоляции рельсовой цепи, или, как принято его называть, сопротивлениебалласта, получается низким или высоким и весьма нестабильным (изменяетсяот 0,25 до 100 Ом·км) [25].Вследствие высокого сопротивление промерзшего грунта, проводимостьмежду одним рельсом и землей, а также между двумя рельсами практическиравна нулю, а проводимость изоляции другого рельса относительно землиопределяется проводимостью опор контактной сети и может быть значительной[14].
Указанный фактор приводит к серьёзному увеличению потенциала наискровом промежутке, который встроен в цепь заземления «рельс-опора».Сопротивление изоляции зависит от состояния балласта и принимаетследующие 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 зазорамежду подошвами рельсов и балластом не менее 3 см. Подошвы рельсов отжелезобетонных шпал, обладающих низким сопротивлением, изолируютсяспециальными резиновыми прокладками. Лучшим материалом для балластногослоя, с точки зрения изоляции между рельсовыми нитями, а также рельсами иземлей, является щебень.54Чтобы исследовать влияние веса поездов на напряжение на искровомпромежутке ИП , необходимо знать максимальные токи контактной подвескиI max.
С помощью программной среды КОРТЭС произведем выборку значенийтоков в зависимости от веса поезда. Зная токи, в программной среде Multisim12.0 меняем сопротивление электровоза, так как во время движения поезда поблок-участку сопротивление его имеет переменную величину, что связано сизменением профиля пути. Изменение сопротивления поезда позволитвыставить, необходимый максимальный ток контактной подвески I max , которыйвозникает при прохождении поезда определенной массы на подъемах участкажелезной дороги. Значения максимального тока контактной подвески I maxрегистрируются 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 принимаемравным R бал 60 Ом (для холодного времени года при условии промерзания).Таким образом, получим значения напряжений на искровом промежутке взависимости от веса поезда, приведенные в таблице 3.3.Таблица 3.3 – Значения напряжений на искровом промежутке в зависимости отвеса поезда при Rбал = 60 Ом·км112000Максимальный ток контактнойподвески, I max , А21020Напряжение на искровомпромежутке, ИП , В382310000980691900097068560008505903000520376Вес поезда, т55Исходя из значений, полученных в таблице 3.3, строим график зависимостинапряжений от веса поезда, рисунок 3.3.823600060059010000691685900080097098012000U проб ИП 800 В ИП , В376300040020005208501020 I max , АРисунок 3.3 – Напряжение на искровом промежуткев зависимости от веса поезда при Rбал = 60 Ом·кмКак видно из рисунка 3.3, при прохождении тяжеловесного поезда весом12000 тонн, напряжение на искровом промежутке составляет 823 В, чтоявляется напряжением пробоя для искрового промежутка ИП-3, например.Далее исследуем, как влияют на ИП условия окружающей среды, для чегоизменим R бал на величины, соответствующие другим температурным условиями повторим расчет по ранее упомянутому алгоритму.Исходя из литературных источников, нормативное сопротивление балластапринято 1 Ом·км [26].
Изменим сопротивление балластного слоя и так жепроанализируемзначениенапряжениянаискровомпромежуткеотмаксимального тока контактной подвески. Значения напряжений на искровомпромежутке для соответствующего веса тяжеловесного поезда (его I max )приведены в таблице 3.4.56Таблица 3.4 – Значения напряжений на искровом промежутке в зависимости отвеса поезда при Rбал = 1 Ом·кмВес поезда, тМаксимальный ток контактнойподвески, I max , АНапряжение на искровомпромежутке, ИП , В12000102047310000980435900097042860008503723000520233Исходя из значений, полученных в таблице 3.4, строим график зависимостинапряжений от веса поезда, рисунок 3.4. ИП , ВU проб , В800600037223397098030002001000040090004734354251200060005208501020 I max , АРисунок 3.4 – Напряжение на искровом промежуткев зависимости от веса поезда при Rбал = 1 Ом·км57На рисунках 3.3 и 3.4 токи I max для каждого подвижного состава принятымаксимальные значения на участке Дормидонтовка-Аван, а достигаются они вместах самых крутых подъёмов, согласно профилю пути в КОРТЭСЕ.
Всерасчеты проводились при одинаковых условиях для грузовых составов слокомотивом 2ЕС5К «Ермак».Проведя сравнительный анализ рисунков 3.3 и 3.4 выявлено, чтосопротивление балластного слоя земли в значительной мере влияет нанапряжение на искровом промежутке. Для определения зоны критических иоптимальных значений сопротивления балластного слоя земли строимсемейство зависимостей потенциала на искровом промежутке ИП отмаксимального тока электроподвижного состава I max при разных значенияхсопротивлений R бал .
Будем строить график при R бал равном 1, 2, 30, 60 и 100Ом·км.В программном комплексе Multisim 12.0 изменяем сопротивление блоказаземления показанного на рисунке 3.5, регистрируем значения напряженийискрового промежутка и строим график зависимостей ИП I max рисунок 3.6.Рельсовая нить 1Рельсовая нить 2Rбал21 Rбал1160Ω60ΩРисунок 3.5 – Блок заземленияпри R бал 60 Ом км58φИП, ВЗона критическихзначений Rбал800U проб , ВRбал=100 Ом·кмRбал=60 Ом·кмRбал=30 Ом·кмRбал=2 Ом·км600Rбал=1 Ом·км400Зона оптимальныхзначений Rбал200050060070080090010001100Imax,АРисунок 3.6 – График зависимостей ИП I max при разныхзначениях R бал для участка Дормидонтовка-АванНа рисунке 3.6 видно, что при сопротивлении балласта R бал 60 Ом кмпотенциал преодолевает допустимую границу пробоя U проб 800 В , из чегоследует, что зона критических значений сопротивления балластного слоя землинаходится в пределах 60÷100 Ом·км, а зона оптимальных значений в пределах1÷50 Ом·км.
Отсюда можно сделать вывод, что сопротивление балластногослоя на участках, где достигаются максимальные значения тяговых токов от1000 А (затяжные, крутые подъёмы) составляет 60 Ом·км, а при максимальномтоке от 900 до 1000 А не должны превышать 70 Ом·км.Далее перейдем к оценке степени влияния мощности и типа дроссельтрансформаторов, используемых в цепи канализации обратного тягового токана величину сопротивления искрового промежутка.В настоящее время на рассматриваемом участке Дормидонтовка-АванДВЖД используют следующие типы дроссель-трансформаторов: ДТ-1-150 иДТ-1-300.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
