Исследование магнитного влияния тяговой сети переменного тока на цепи связи

Дальневосточный государственный университет путей сообщения

Кафедра "Автоматика,

телемеханика и связь"

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 2

Исследование магнитного влияния тяговой

сети переменного тока на цепи связи

г. Хабаровск

 2022

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Произвести исследования магнитного влияния тяговой сети однофазного переменного тока, изучить экранирующее действие  рельсов и  определить эффективность включения отсасывающих трансформаторов.

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ

Тяговая сеть электрических железных дорог переменного тока представляют собой  несимметричную систему, в которой  возврат  тока на тяговую подстанцию происходит через землю. Вследствие этого в пространстве, окружающем контактную  сеть, возникает неуравновешенное переменное магнитное поле,  силовые линии которого, пересекая проходящие поблизости воздушные или кабельные линии связи, индуцируют в последних опасные и мешающие напряжения и токи.  При  этом  величина  влияния  зависит  от ширины сближения между влияющей и подверженной влиянию линиями и глубины  проникновения  тока  в  землю. С увеличением расстояния магнитное влияние тяговой сети на линии связи уменьшается. Распространение токов в земле, как показали исследования, зависит от ее удельной проводимости и  частоты влияющего тока. Причем, чем меньше проводимость  земли, тем в  большем ее объеме  распространяются элементарные нити обратного тока  (рис.1).  При однородном  строении земли  глубина проникновения  тока  в землю  вследствие поверхностного эффекта уменьшается с увеличением частоты. Однако  с увеличением частоты  изменяется магнитное поле, образующееся вокруг влияющей цепи; в связи с этим более  интенсивно индуктируется напряжение в цепи, подверженной влиянию. Поэтому в конечном итоге при повышении  частоты  во  влияющей  цепи влияние на воздушные и кабельные линии увеличивается.

[pic 1]

Рис. 1

При количественной  оценке влияния контактной сети электрических железных дорог на  цепи  проводной  связи необходимо  учитывать  экранирующее  действие  рельсов, сущность которого заключается в следующем.  Протекающий по контактной сети  переменный ток индуцирует продольную ЭДС не только в линиях связи, но и в ходовых  рельсах самой железной дороги. Так как переходное сопротивление  между  рельсами и землей сравнительно  невелико, под воздействием индуктируемой в рельсах  ЭДС возникает ток  Iр,  протекающий по цепи  "рельсы-земля"  (рис.2). Экспериментальные исследования показали, что направление индуктированного в рельсах тока  Iр сдвинуто по отношению к току в контактном проводе на угол, близкий к 180[pic 2].

[pic 3]

Рис. 2

Следовательно, на находящийся вблизи  от  электрической железной дороги провод связи  будут  воздействовать  два тока, протекающие по контактному проводу и по рельсам. Так как эти токи протекают  в  противоположном направлении,  то  они  в  каждый  момент  времени будут создавать в подверженном влиянию проводе две ЭДС, также сдвинутые  по  отношению  друг к другу примерно на угол180[pic 4].     Таким образом, результирующая ЭДС в  проводе будет равна разности  ЭДС,  индуктированных токами  Iкп и  Iр,  то есть   иметь  меньшую величину по сравнению с  величиной ЭДС, индуктированной током, протекающим  по контактному проводу. Это уменьшение влияния  принято оценивать  при помощи коэффициента экранирующего действия рельсов:

[pic 5]

где:     Ерез - продольная  ЭДС, наведенная  в проводе  связи  при

                    наличии рельсов;

           Епр - продольная ЭДС, индуктированная в проводе связи

                       при отсутствии рельсов.

Коэффициент экранирующего  действия  рельсов   для воздушных  и  кабельных  линий  связи  в зависимости от ширины сближения ведет себя по  разному.  С увеличением расстояния Sр для кабельной линии возрастает, тогда как для воздушной линии Sр уменьшается. Такое поведение коэффициента  экранирующего  действия рельсов обусловлено геометрическим расположением проводов воздушных  и  кабельных  линий связи относительно контактного провода и рельсов.