Технические науки. Транспорт

Аспирант Глотов Андрей Сергеевич

Московский институт электроники и математики НИУ ВШЭ, Россия

Влияние помех тяговой сети на аппаратуру систем передачи данных автоматики и телемеханики.

На участках Московской железной дороги были зафиксированы случаи перекрытия входных светофоров на станциях с тяговыми подстанциями и фазочувствительными РЦ (рельсовая цепь) с путевыми приемниками типа ДСШ-16. Одной из причин перекрытия светофора, ограждающего заданный маршрут, может являться ложная занятость одной или нескольких РЦ входящих в маршрут. Ложная занятость при исправности аппаратуры РЦ может возникнуть при срабатывании приборов защиты аппаратуры РЦ в результате воздействия на них повышенных помех от тягового тока. Для защиты путевого приемника фазочувствительной РЦ с реле типа ДСШ-16 от помех тягового тока применяется защитный блок-фильтр типа ЗБ-ДСШ, состоящий из последовательной LC - цепочки, настроенной на частоту первой гармоники тягового тока, который включается параллельно путевой обмотке реле ДСШ-16. Таким образом, на вход путевой обмотки реле ДСШ-16 могут попадать гармоники тягового тока, что в свою очередь может уменьшить величину вращающего момента его сектора. Это может быть причиной ложного отпускания сектора реле.

Зависимость магнитного потока в сердечнике дроссель-трансформаторов типа ДТ-1-150 и ДТ-1-300 от протекающего по основной обмотке тока нелинейна, что определяет нелинейность их характеристик. Эта нелинейность подтверждается заводом изготовителем. При подмагничивании дроссель-трансформаторов этих типов, выпускающихся до 1995 года, напряжением 5В с частотой 50 Гц, приложенным к основной обмотке, полное сопротивление основой обмотки переменному току частотой 25 Гц и напряжением 4В на основной обмотке увеличивается на 40 %(с 0,5 до 0,7 Ом).

Для дроссель-трансформаторов ДТ-1-150 и ДТ-1-300, выпускаемых после 1995 года, такое же полное сопротивление основной обмотки при напряжении на ней 4 В частотой 25 Гц получается при его подмагничивании переменным током частотой 50 Гц силой 4 А (по всей обмотке), то есть при напряжении 4 В.

Изготовитель не поясняет, почему новые модификации дроссель-трансформаторов указанного типа при отсутствии подмагничивания должно быть равно 0,5 Ом на частоте 25 Гц при напряжении 0,3 В частотой 25 Гц, то есть измеряется оно в другом режиме. Сопротивление основной обмотки постоянному току при температуре +20^о должно быть не менее (3,5±0,35) мОм последних модификаций типов ДТ-1-150 и 2 ДТ-1-150, а для дроссель-трансформаторов типов ДТ-1-300 и 2ДТ-1-300 не более (1,6±0,16) мОм.

Подмагничивание сердечника дроссель-трансформатора постоянным током приводит к уменьшению сопротивления его основной обмотки. Сопротивление основной обмотки дроссель-трансформатора уменьшается вдвое при постоянном токе подмагничивания 2 А, чему соответствует напряжение подмагничивания 7 мВ, прикладываемое к обмотке.

При отсутствии намагничивания сердечника и синусоидальном напряжении между выводами катушки магнитный поток в сердечнике тоже синусоидален и не зависит от свойств ферримагнитного материала. При наличии насыщения сердечника синусоидальный магнитный поток содержит, прежде всего значительную третью гармоническую составляющую. Если намагничивающий ток остается синусоидальным, несинусоидальную трапециевидную форму принимает магнитный поток. Следовательно, нелинейный дроссель-трансформатор при его подмагничивании становится генератором высших гармоник напряжения в его обмотках.

Нелинейная характеристика дроссель-трансформатора является симметричной. Если к такому элементу подвести напряжение в виде двух компонент К, частоты соотносятся как 1:2, то в токе, проходящем через дроссель-трансформатор, несмотря на отсутствие выпрямителей, появится постоянная составляющая, равная К. Такой факт возникновения постоянной составляющей в рассматриваемых условиях называется селективным выпрямлением. Селективным выпрямление называется потому, что возникает оно не при любых соотношениях частот двух напряжений, а при вполне определенной. В более общем случае частоты соотносятся как 2К/(2Р+1), где К и Р целые числа.

Появление постоянной составляющей в токе, протекающем по основной обмотке дроссель-трансформатора, вызывает появление четных гармоник синусоидальных токов, протекающих по этой обмотке. Фаза четных гармоник зависит от знака постоянной составляющей.

Таким образом, нелинейность характеристик дроссель-трансформаторов типов ДТ-1-150, 2ДТ-1-150, ДТ-1-300 и 2ДТ-1-300 приводит к появлению в рельсовых цепях гармоник тягового тока и сигнальной частоты, а селективное выпрямление вызывает появление постоянного тока, подмагничивающего дополнительно сердечник дроссель-трансформаторов.

Таким образом, подмагничивание сердечника дроссель-трансформатора тяговыми токами асимметрии промышленной частоты при одновременной подаче на него сигнального тока частотой 25 Гц вызывает повышенное сопротивление основной обмотки. Вследствие селективного выпрямления в токе основной обмотки появляется постоянная состовляющая, вызывающая в свою очередь появление четных гармоник синусоидальных токов, проходящих по обмотке. Эти гармоники также вызывают селективное выпрямление токов, хотя появляющихся при этом постоянный ток будет иметь меньшую величину вследствие того, что амплитуда гармоник меньше амплитуды сигналов основных частот 25 и 50 Гц.

Литература:

1. Сороко В.И., Милюков В.А. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики. Справочник: в 3 кн. Кн1. - М.:НПФ "Планета", 2000. -960 с.

2. Шаманов В.И. Помехи и помехоустойчивость автоматической локомотивной сигнализации. - Иркутск: ИрГУПС, 2005. - 236 с.

3. Баев Е.Ф. Индуктивные элементы с ферромагнитными сердечниками. - М.: Советское радио, 1976. - 391 с.