Кодовые рельсовые цепи переменного тока 50 Гц

На участках с электрической тягой сигнальный ток питания рель­совых цепей должен качественно отличаться от тягового тока и его гармонических составляющих. Постоянный тяговый ток полу­чается выпрямлением переменного 50 Гц с помощью мощных вы­прямителей, имеющих шестифазную схему включения. Кривая вып­рямленного напряжения, кроме постоянной составляющей, содержит также гармоники переменного тока, т. е. составляющие с час­тотами, кратными частоте 300 Гц (300, 600, 900, 1200 Гц и более высокие). Эти гармоники оказывают мешающее действие на устрой­ства автоматики (прежде всего на рельсовые цепи) и линии связи.

Для снижения уровня гармоник на тяговых подстанциях уста­навливают сглаживающие фильтры. В некоторых случаях, в част­ности при неисправности одного из вентилей, в составе выпрямлен­ного напряжения появляются гармоники, кратные 50 Гц (50, 100, 150, 200, 250 Гц и др.). Во всех случаях рельсовые цепи должны быть защищены от опасного и мешающего действия тягового тока и его гармонических составляющих. Опасным принято считать такое влияние тягового тока, которое может привести к ложному контролю свободности рельсовой цепи при ее фактической занятости. Мешающее влияние проявляется в том, что при свободности участка нарушается нормальная работа путевого реле, вследствие чего фиксируется ложная занятость участка; на светофоре появляется красный огонь при свободном блок-участке, что приводит к неоправ­данным задержкам поездов.

На перегонах с электротягой постоянного тока, как правило, применяют рельсовые цепи переменного тока 50 Гц (рис. 10.1).

Для пропуска тягового тока по концам рельсовой цепи устанавли­вают дроссель-трансформаторы: ДТ-0,6 на питающем и ДТ-0,2 на релейном. Средние точки дроссель-трансформаторов соединяют со средними точками дроссель-трансформаторов смежных цепей. Пи­тающую и релейную аппаратуру подключают к дополнительным обмоткам дроссель-трансформаторов. Для защиты аппаратуры от перенапряжений устанавливают разрядники РВН-250 или выравни­ватели (керамические или селеновые).

Рис. 10.1. Кодовая рельсовая цепь переменного тока 50 Гц

Рельсовая цепь получает питание от путевого трансформатора ПОБС-3 или ПОБС-ЗА. В качестве ограничителя применен реак­тор РОБС-3 или РОБС-ЗА. Включенные на питающем конце кон­денсаторы общей емкостью 24 мкФ предназначены для уменьшения потребляемой мощности. С помощью конденсаторов дополнитель­ную обмотку дроссель-трансформатора настраивают в резонанс токов на частоте 50 Гц. Индуктивная составляющая тока дополнительной обмотки ДТ-0,6 компенсируется емкостным током конденсаторов, вследствие чего общий ток, потребляемый от путевого трансформато­ра, значительно снижается. Конденсаторы одновременно уменьшают искрообразование на контактах реле Т, улучшая условия их работы и тем самым, увеличивая срок службы реле. Так как индуктив­ное сопротивление дополнительной обмотки ДТ-0,6 для частоты тока 50 Гц (w=314) составляет 0,6n²=0,6·15²=135 Ом (n—коэф­фициент трансформации дроссель-трансформатора), то для настрой­ки в резонанс необходимо, чтобы емкостное сопротивление также составляло 135 Ом, т. е. Хс=135 Ом.

Так как Xc=1/(wC), то С=1/(wXс) = 10⁶/314×135 »23,6 »24мкФ.

Кодовая цепь защищена от опасного и мешающего действия гармоник тягового тока. Когда рельсовая цепь свободна, путевое реле И работает в импульсном режиме, создавая цепи возбуждения сигнальных реле. Если в путевое реле при занятой цепи попадут гармоники тягового тока, то оно будет удерживать якорь при­тянутым, и сигнальные реле Ж и 3 не возбуждаются. Это приве­дет к закрытию путевого светофора. Чтобы воздействие гармоник тягового тока не приводило к нарушению нормальной работы рель­совой цепи при свободном ее состоянии, путевое реле включается через защитный фильтр ЗБФ. Фильтр представляет собой последо­вательный резонансный контур, составленный из индуктивности Lф=2,54 Гн и емкости конденсатора Сф=4 мкФ, настраиваемый в резонанс напряжений на частоту 50 Гц.

Для сигнальной частоты фильтр имеет сопротивление пример­но 60 Ом, а для гармоник тягового тока — высокое сопротивление, например, для тока частотой 300 Гц — примерно 5000 Ом. Гармо­ники тягового тока могут оказы­вать влияние на работу путевого реле только в случае неравенства тяговых токов в рельсовых ни­тях (асимметрии). При равенст­ве этих токов они, протекая через полуобмотки дроссель-трансфор­маторов, создают встречные маг­нитные потоки, которые взаимно компенсируются. Если токи в рель­сах не равны, то в дополнительной обмотке дроссель-трансформатора появляется напряжение помехи, пропорциональное разности токов в рельсах. Практически асиммет­рия токов в рельсовых нитях на участках с электротягой постоян­ного тока может достигать 10—12 % (неодинаково сопротивление рельсовых нитей из-за неисправности стыковых соединителей, повышенного их сопротивления; утечки тягового тока из рельсовой нити через опоры контактной сети, а также из за плохого электрического контакта одной из перемычек дроссель трансформатора). Постоянная составляющая тя­гового тока подмагничивает дроссель-трансформатор, что приводит к уменьшению сопротивления. При токе асимметрии 240 А сопро­тивление уменьшается не более чем на 10 %. Стабилизацию сопро­тивления обеспечивает воздушный зазор. При большем токе асиммет­рии нормальная работа рельсовой цепи нарушается. В блоке фильт­ра помещается дроссель L, защищающий путевое реле от пере­напряжения при замыкании изолирующих стыков, когда к обмотке путевого реле прикладывается большое напряжение от питающего конца смежной цепи, под действием которого может выйти из строя выпрямитель реле.

Дроссель имеет большое сопротивление (примерно 5000 Ом при напряжении 4В) и не мешает работать реле. С возрастанием напряжения до 12 В и выше происходит насыщение сердечника дросселя, резко падает его сопротивление (до 20 Ом и ниже), оно шунтирует обмотку путевого реле, а избыток напряжения падает на дополнительном резисторе Rд.

Из теории рельсовых цепей известно, что оптимальным сопро­тивлением по концам рельсовой цепи, при котором обеспечиваются все режимы при максимальной длине рельсовой цепи, является со­противление 0,2—0,4 Ом. На релейном конце основной нагрузкой является обмотка дроссель-трансформатора ДТ-0,2 с индуктивным сопротивлением 0,2 Ом. Подключение нагрузки в виде импульсного реле с входным сопротивлением 200 Ом последовательно через фильтр ЗБФ с сопротивлением 120 Ом не оказывает существенного влияния на сопротивление релейного конца, так как это сопротивле­ние в пересчете к основной обмотке дроссель-трансформатора Ом. Подключение активного сопротив­ления 1,1 Ом параллельно к индуктивному 0,2 Ом не изменяет заметно общее сопротивление конца цепи. На питающем конце входное сопротивление рельсовой цепи (со стороны рельсовой ли­нии) образуется за счет параллельного соединения основной об­мотки дроссель-трансформатора ДТ-0,6 и приведенного сопротив­ления 45 Ом ограничителя РОБС-ЗА. Емкостное сопротивление конденсаторов при этом не учитывают, так как шунтовой и конт­рольный режимы должны обеспечиваться и в случае обрыва кон­денсаторов.

Схема рельсовой цепи аналогична схеме кодовой цепи (см. рис. 9.6). В зависимости от показания путевого светофора в рельсовую цепь контактом трансмиттерного реле навстречу поезду посылаются кодовые сигналы КЖ, Ж или 3, вырабатываемые транс­миттером КПТШ (на схеме не показан). Эти коды воспринимаются на приемном конце рельсовой цепи импульсным путевым реле.

Переключая контакт в цепи дешифраторной ячейки, это реле воздействует на сигнальное реле Ж и 3, которые управляют огнями путевого светофора. Контакты этих реле используют также в цепях контроля свободности блок-участков и в схеме выбора кодовых сигналов, посылаемых в смежную рельсовую цепь, кодовые сигналы одновременно используют для действия АЛС.

В случае замыкания изолирующих стыков импульсное путевое реле будет срабатывать от тока смежной цепи. Осуществить его защиту путем чередования фаз в смежных цепях невозможно, так как реле является одноэлементным. Для исключения возбуждения сигнальных реле Ж и 3 при работе реле И от тока смежной цепи в случае замыкания изолирующих стыков применена схемная защита. Действие схемной защиты основано на том, что возбужде­ние сигнальных реле возможно только при замкнутом тыловом контакте реле Т смежной рельсовой цепи, т. е. когда сигнальный ток в нее не посылается. В смежных цепях применяют разные транс­миттеры (КПТШ-5 и КПТШ-7) с кодовыми циклами разной продолжительности. Предельная длина рельсовой цепи равна 2600 м. Мощность, потребляемая рельсовой цепью предельной длины, в нор­мальном режиме равна 250 В×А, в режиме короткого замыкания она повышается до 500 В×А.

На участках с двусторонним движением при смене направления движения питающие и релейные концы рельсовой цепи переключают­ся, поэтому на обоих концах, каждый из которых может быть пи­тающим или релейным, устанавливают дроссель-трансформаторы ДТ-0,6. Поскольку рельсовую цепь на питающем конце регулируют по режиму АЛС так, чтобы на релейном конце обеспечивался ток АЛС под приемными катушками не менее 2 А, то напряжение на рельсах релейного конца при нормальном режиме за счет более высокого сопротивления дроссель-трансформатора (0,6 Ом) оказы­вается значительно выше (примерно в два раза) по сравнению со схемой двухпутного участка. Избыток напряжения гасится вклю­чением дополнительного резистора Rд=300 Ом.

Для присоединения к рельсам отсасывающего фидера тяговой подстанции или заземляющего троса, например для заземления фермы моста, в рельсовой цепи устанавливают третий дроссель-трансформатор ДТ-0,6. С целью повышения его сопротивления и снижения влияния на работу рельсовой цепи в цепь его допол­нительной обмотки включают конденсатор емкостью 24 мкФ, обра­зующий с обмоткой дроссель-трансформатора параллельный резо­нансный контур для частоты сигнального тока 50 Гц. Полное сопротивление этого контура со стороны рельсовой линии при час­тоте тока 50 Гц составляет 4 Ом.

Опоры контактной сети заземляют непосредственно на рельс, если их сопротивление заземления не менее 100 Ом. В остальных случаях опоры присоединяют к рельсам через искровые промежутки многократного действия.

На станциях участков с электротягой постоянного тока, как правило, применяют рельсовые цепи переменного тока 50 Гц или 25 Гц с непрерывным питанием.

Вопросы для самоконтроля по пункту: