Мета роботи. Вивчення пристрою кодового рейкового ланцюга 25 Гц і дослідження її роботи в різних режимах.

В ивчення пристрою кодового рейкового ланцюга 25 Гц і дослідження її роботи в різних режимах.

 

2. Загальні відомості

 

Кодові рейкові кола (РК) змінного струму частотою 25 Гц з одноелементним колійним приймачем застосовуються для експлуатації на дільницях залізниць з електротягою змінного струму. Проте ці рейкові кола з успіхом можуть застосовуватися і застосовуються при автономній тязі і електротязі постійного струму. Це пов'язано з тим, що для рейкових кіл з ізолюючими стиками більш доцільно застосовувати частоту сигнального струму 25 Гц. Остання обставина пояснюється в основному наступними причинами:

на частоті 25 Гц рейкова лінія володіє меншим загасанням, чим на вищих частотах, що забезпечує надійну роботу рейкового кола 25 Гц при зниженому значенні опору ізоляції рейкової лінії;

частота 25 Гц відмінна від промислової частоти 50 Гц, тому робота на частоті 25 Гц не пов'язана з небезпекою помилкового збудження колійного приймача від перешкоди промислової частоти, що можливо при використанні безперервного рейкового кола частотою 50 Гц;

простотою отримання частоти 25 Гц за допомогою статистичних перетворювачів частоти типу ПЧ-50/25;

рейкове коло частотою 25 Гц споживає меншу потужність, чим рейкові кола, що працюють на вищих частотах.

Схема кодового рейкового кола 25 Гц при електротязі змінного струму наведена на рис.1.

Струм частотою 25 Гц для живлення рейкового кола подається від статичного перетворювача ПЧ-50/25 потужністю 100 ВА, що має секційну і дві додаткові вихідні обмотки. За допомогою цих обмоток регулюється напруга, що подається в рейкове коло у межах від 5 до 175 В ступенями через кожні 5 В.

Принцип дії перетворювача заснований на використовуванні явища параметричного збудження коливань в контурі з індуктивністю і місткістю.

Перетворювач частоти (рис.2) має первинні обмотки W₁, об'єднаних з обмоткою подмагнічування і розташовану на крайніх стрижнях магнітопровода, що складається з двох сердечників. Вторинна контурна обмотка W_кн, розташована на двох середніх сердечниках і утворює разом з конденсатором С_к коливальний контур, налаштований на частоту 25 Гц. Обмотка навантаження W_н об'єднана з

 

 

Рис.1

 

контурною. У контурній обмотці е.д.с. змінного струму частотою 50 Гц не індукується, оскільки первинні обмотки W₁ включені назустріч.

 

 

Рис. 2.

 

Сердечник подмагнічуєтся від мережі змінного струму за допомогою обмоток W₁, для чого послідовно з ними включений діод Д. Роль первинного струму в дільнику частоти полягає лише в періодичному подмагнічуванні і размагнічуванні сердечника, тобто в зміні з частотою мережі індуктивності коливального контура.

При зміні індуктивності, що відбувається у момент проходження струму через максимум, в контур вноситься електрична енергія, рівна зміні енергії магнітного поля котушки індуктивності. Повернення індуктивності об початкове положення відбувається без витрат електричної енергії у момент часу, коли струм I = 0. Таким чином при примусовій зміні індуктивності контура з частотою 2 f, удвічі більшої власної частоти f, в контурі підтримуються незгасаючі коливання з частотою близькою до його власної частоти.

Імпульсне реле И встановлено на вхідному кінці рейкового кола з тим, щоб кодування здійснювалося назустріч потягу і забезпечувалася робота АЛС. Для нормальної роботи АЛС необхідне, щоб при шунтуванні вхідного кінця рейкового кола при мінімальному опорі ізоляції струм в рейках був не менше 1,4 А. Параметри схем релейного кінця вибране з урахуванням узгодження рівня струму АЛС за наявності шунта на релейному кінці з рівнем напруги на обмотці імпульсного колійного реле (U _р = 3,84 B) і вході фільтру (U _ф = 6,6 B і I _ф = 0,033 А).

Розділення сигнального і тягового струмів на межах рейкових кіл здійснюється за допомогою дросель-трансформаторів ДТ-1-150 без немагнітного зазора з високим опором. Дросель-трансформатори ДТ-1-150 мають нелінійну вольт-амперну характеристику і малий коефіцієнт трансформації п = 3.

Наявність в дросель-трансформаторі неврівноваженого тягового струму викликає зміну його опору сигнальному струму, оскільки величина магнітної проникності стали магнітопровода при цьому міняється. Проте зміна опору дросель-трансформаторів практично не впливає на режими роботи рейкового кола, оскільки опір апаратури, що підключена до них, у декілька разів менше опору обмоток дросель-трансформаторів. В результаті стабілізуються опори по кінцях кола, які, як відомо. є паралельним з'єднанням індуктивного опору основної обмотки ДТ і опору апаратури, перерахованого до основної обмотки.

Необхідність застосування колійного дросель-трансформатора без немагнітного зазору обумовлена також особливістю роботи рейкового кола при обриві рейкової нитки і виникненні 100%-ний асиметрії тягового струму. Якщо асиметрія досягає декількох десятків ампер магнітопровід дросель-трансформатора сильно насищається і опір ДТ різко падає. Насичення дросель-трансформатора перешкоджає утворенню небезпечної для обслуговуючого персоналу напруги в колі додаткової обмотки розімкненою внаслідок спрацьовування автоматичного вимикача багатократної дії. Таким чином, насичення дросель-трансформатора і порівняно низький коефіцієнт трансформації ДТ забезпечує допустимий з погляду безпеки рівень напруги на його додатковій обмотці.

Проте низький коефіцієнт трансформації ДТ недостатній для узгодження низького опору рейкової лінії з високими опорами апаратури на релейному і живлячому кінцях. Тому в схемі рейкового кола на кожному кінці включені ще по одному трансформатору ИТ (ізолюючому) з коефіцієнтом трансформації n = 9,15. Цим забезпечується виконання умов узгодження і стабілізації опорів по кінцях рейкового кола.

Як обмежувач на живлячому кінці даного рейкового кола застосовується активний опір R _о = 200 Ом, яке включено в коло первинної обмотки ізолюючого трансформатора. Активний характер обмежувача найбільш вигідний з погляду стабілізації режиму рейкового кола при зміні опору основної обмотки ДТ під впливом тягового струму. Для забезпечення нормальної роботи перетворювача частоти між ним і ізолюючим трансформатором необхідно включати активний опір, як яке також використовується вищезгаданий обмежувач.

Захист імпульсного путнього реле від впливу тягового струму і його гармонік здійснюється фільтром типа ФП-25 (рис.3).

Рис.3

 

У фільтрі розміщені три паралельні контури C ₁- T ₁, С ₂- Т ₂, C ₃- L і конденсатор С ₄. Контури С ₁- Т ₁ і С ₂- Т ₂ налаштовані на частоту сигнального струму 25 Гц і, володіючи на цій частоті великим опором, вони не шунтують струм частотою 25 Гц.

Контур C ₃- L налаштований на частоту 50 Гц і є загороджувальним елементом на цій частоті. Фільтр ослабляє сигнал на частоті 50 Гц не менше ніж в 100 разів. На сигнальній частоті 25 Гц цей контур має індуктивний опір, який спільно з конденсатором С ₄ утворює послідовний резонансний контур, налаштований на частоту 25 Гц, чим забезпечує мале загасання фільтру на частоті сигнального струму 25 Гц.

Вхідний опір фільтру на частоті 25 Гц при включеному на виході імпульсного колійного реле типа ИМВШ-110 складає 200 0м.

Розрахункова схема рейкового кола і його схема заміщення приведені на рис. 4.

3. Опис робочого місця

 

ПК з програмним забезпеченням, що зберігається на жорсткому диску.

4. Програма виконання лабораторної роботи

4.1Вивчення пристрою і роботи кодових рейкових кіл частотою 25 Гц.

4.2 Дослідження залежності навантаження на перетворювач частоти від довжини кола.

4.3 Дослідження шунтового режиму роботи рейкового кола.

4.4 Дослідження контрольного режиму роботи рейкового кола.

4.6.Дослідження режимів роботи рейкового кола залежно від зміни опору ізоляції рейкової лінії.

4.6 Побудова графіків, аналіз одержаних результатів і відповіді на контрольні питання.

5. Методика виконання досліджень