Кодовые рельсовые цепи

На линиях с электротягой переменного тока ранее внедрялись рельсовые цепи переменного тока 75 Гц, позднее были разработаны рельсовые цепи переменного тока 25 Гц. Опыт эксплуатации показал, что рельсовые цепи, питаемые током частотой 25 Гц, более устойчиво работают при пониженном сопротивлении изоляции (балласта) и потребляют меньшую мощность.

Электроснабжение рельсовых цепей 25 Гц осуществляется от высоковольтной линии переменного тока частотой 50 Гц, что дает возможность легко резервировать электропитание автоблокировки. Сигнальный ток частотой 25 Гц получается с помощью статического электромагнитного преобразователя частоты ПЧ50/25.

Кодовая рельсовая цепь переменного тока 25 Гц, применяемая на перегонах (рис. 11.1), обеспечивает передачу по рельсовой линии кодовых сигналов для увязки между показаниями светофоров и действиями АЛС. Кодовые сигналы КЖ, Ж или 3 посылаются контактом трансмиттерного реле Т (в зависимости от состояния впередилежащих блок-участков). Применены дроссель-трансформаторы ДТ-1-150 с коэффициентом трансформации n=3.

Рис. 11.1. Кодовая рельсовая цепь переменного тока 25Гц

Для подключения отсасывающего фидера или заземления металлических конструкций допускается установка третьего дроссель-трансформатора ДТ-0,6 (на схеме не показан) с настройкой дополнительной обмотки в резонанс для сигнального тока частотой 25 Гц с помощью конденсатора емкостью 24 мкФ, включенного через повышающий трансформатор (n=2) ПРТ-А с целью уменьшения емкости (без трансформатора потребовалась бы емкость примерно 100 мкФ).

Непосредственное присоединение опор контактной сети к рельсам допускается при сопротивлении заземления опор не менее 100 Ом. В остальных случаях опоры должны присоединяться к рельсам через искровые промежутки многократного действия.

Статический электромагнитный преобразователь частоты (рис. 11.2, а) состоит из двух магнитопроводов, выполненных из трансформаторной стали. На магнитопроводах имеются три обмотки: две из них, включенные последовательно, подключаются через выпрямитель к внешнему источнику питания частотой 50 Гц; третья, называемая контурной (резонансной), замыкается через конденсатор С_к и охватывает оба магнитопровода.

Рис. 11.2. Принципиальная схема преобразователя частоты ПЧ50/25

Принцип действия преобразователя, называемого также дели­телем частоты, основан на использовании явления возбуждения параметрических колебаний. При принудительном изменении пара­метра (индуктивности или емкости) контура с частотой f в контуре возбуждаются колебания с частотой f/2. В данном случае прину­дительное изменение индуктивности контура достигается подмагничиванием сердечников постоянной и переменной составляющими магнитного потока, создаваемого обмотками W_н за счет энергии, поступающей от сети. Появление этих составляющих обеспечи­вается за счет однополупериодного выпрямления переменного тока 50 Гц диодами VD, включенными в цепь обмоток W_н (на схеме пока­зан один диод). Под действием тока 50 Гц периодически изменяется индуктивность, чем поддерживаются незатухающие колебания в кон­турной обмотке w_к. Чтобы исключить прямую трансформацию тока 50 Гц с входа на выход, обмотки W_н включаются так, чтобы созда­ваемые ими магнитные потоки в средних стержнях были равны, но противоположно направлены. Нагрузка подсоединяется к контур­ной обмотке.

Достоинствами параметрических преобразователей являются простота и надежность действия, стабильное напряжение на выхо­де: колебание выходного напряжения составляет ±5% при измене­нии напряжения питания в широких пределах (±20% номинального значения), хорошая защита от перегрузок (в случае перегрузки колебания прекращаются, преобразователь не повреждается).

К недостаткам преобразователей следует отнести большие раз­меры и массу (масса преобразователя ПЧ50/25-100 составляет 14,6 кг) и сравнительно низкий к.п.д. (примерно 40%), особенно при малых нагрузках. При холостом ходе преобразователь потреб­ляет от сети практически такую же мощность, как и при полной нагрузке.

От преобразователя ПЧ50/25-100 могут быть получены напря­жения на выходе от 5 до 175В через каждые 5 В (рис. 11.2, б). Конденсаторы преобразователя размещены в отдельном блоке КПЧ.

Ограничителем рельсовой цепи является нерегулируемый резис­тор сопротивлением 200 Ом (см. рис. 11.1). Для согласования аппаратуры с дроссель-трансформаторами установлены трансфор­маторы ПТ на питающем и ИТ на релейном конце. Эти трансформа­торы вместе с автоматическими выключателями АВМ-1 обеспечи­вают защиту аппаратуры и обслуживающего персонала от перенап­ряжений, которые могут возникать при значительной асимметрии тягового тока, например при обрыве одной из перемычек дроссель-трансформатора ДТ-1-150, а также при случайных замыканиях кон­тактного провода на рельс. В этих случаях на дополнительной обмотке ДТ-1-150 могло бы появиться высокое напряжение, опас­ное для аппаратуры и обслуживающего персонала, однако при этом происходит насыщение магнитопровода трансформатора ПТ или ИТ, вследствие чего их сопротивление падает, ток в цепи возрас­тает, срабатывают автоматические выключатели АВМ-1 и отключа­ют аппаратуру от дроссель-трансформатора, защищая ее от повреж­дений тяговым током.

Защита аппаратуры от импульсных перенапряжений, возникаю­щих от воздействия тягового тока и грозовых разрядов, осущест­вляется с помощью разрядников РВН-250. Вместо них можно при­менять выравниватели.

Поскольку устройства автоблокировки с рельсовыми цепями 25 Гц получают питание от высоковольтной линии 50 Гц, то в этом случае используются те же типы трансмиттеров (КПШ-5 и КПШ-7), что и при электротяге постоянного тока. В смежных рельсовых цепях применяют трансмиттеры разных типов.

Работа этой схемы аналогична работе схемы кодовой рельсо­вой цепи переменного тока 50 Гц. Ложное возбуждение сигналь­ных реле при работе импульсного реле от тока смежной цепи при повреждении изолирующих стыков исключается схемным способом.

Рельсовые цепи 25 Гц регулируются изменением напряжения, снимаемого с выхода преобразователя. При шунтировании входно­го (релейного) конца ток под приемными катушками должен быть не менее 1,4 А. Предельная длина рельсовой цепи—2500 м. Мощ­ность, потребляемая рельсовой цепью предельной длины, в нормаль­ном режиме составляет 54 В·А, в режиме короткого замыкания возрастает до 100 В·А.

На линиях с электротягой переменного тока, ранее оборудо­ванных автоблокировкой, применяют кодовые рельсовые цепи пере­менного тока 75 Гц (рис. 11.3). Рельсовая цепь получает питание от путевого трансформатора ПОБС-5, ограничителем является реактор РОБС-3. Конденсаторы С1 и С2 предназначены для умень­шения искрообразования на контактах трансмиттерного реле. Смеж­ные цепи кодируются от трансмиттеров разных типов КПТ-8 и КПТ-9, предназначенных для работы от сети 75 Гц. На питающем и релейном концах устанавливают дроссель-трансформаторы ДТ-1-150 или 2ДТ-1-150 (спаренной установки).

Рис. 11.3. Кодовая рельсовая цепь переменного тока 75Гц

От мешающего действия тягового тока и его гармоник импульс­ное путевое реле защищено путевым фильтром ФП-25 (рис. 11.4) для рельсовой цепи 25 Гц или ФП-75 (рис. 11.4) для рельсовой цепи 75 Гц. Фильтр настроен на пропускание сигнального тока соответственно 25 или 75 Гц и представляет большое сопротив­ление для тягового тока и его гармоник. Фильтр ФП-25 ослабляет помехи частотой 50 Гц более чем в 100 раз, а ФП-75 не менее чем в 60 раз.

Рис. 11.4.Схемы фильтров ФП-25 и ФП-75

Параллельные колебательные контуры С1—Т1 и С2—Т2 наст­роены на частоту 25 Гц. Обладая на этой частоте большим сопро­тивлением, они препятствуют шунтированию тока 25 Гц через кон­туры. Контур СЗ—L настроен на частоту 50 Гц и препятствует прохождению тока частотой 50 Гц на выход фильтра. Этот контур вместе с конденсатором С4 образует последовательный резонансный контур для частоты 25 Гц, обеспечивая пропускание тока этой час­тоты на выход фильтра.

На двухпутных участках средние точки дроссель-трансформато­ров соседних путей соединяются только у входных светофоров и в местах подсоединения отсасывающих фидеров не чаще чем через три рельсовые цепи. Это ограничение обусловлено тем, что при соединении средних точек создаются обходные цепи, исклю­чающие контроль поврежденного рельса. Длина цепи обхода должна быть не менее 6 км.

Рельсовую цепь регулируют изменением напряжения, снимае­мого со вторичной обмотки трансформатора ПТ. При шунтировании поездов входного (релейного) конца рельсовой цепи ток АЛС дол­жен быть не менее 1,4 А; предельная длина рельсовой цепи— 2500 м. Мощность, потребляемая рельсовой цепью длиной 2500 м в нормальном режиме, равна 180 В·А, при шунтировании питающе­го конца она возрастает до 420 В·А.

Автоматические выключатели многократного действия отклю­чают аппаратуру от рельсовой цепи при большой асимметрии тя­гового тока, защищая аппаратуру и обслуживающий персонал от опасных перенапряжений. Работа этой схемы при ее свободности и занятости аналогична работе рассмотренных выше кодовых рель­совых цепей переменного тока 50 и 25 Гц.

Вопросы для самоконтроля по пункту: