Фазочувствительная рельсовая цепь 25 Гц

Для контроля состояния станционных приемоотправочных и стрелочных участков пути при всех видах тяги широкое распространение получили фазо-чувствительные рельсовые цепи, обладающие повышенной помехозащи-щенностью. На участках с электротягой переменного тока применяются двухниточные РЦ с двумя дроссель-трансформаторами и фазочувствитель-ным путевым реле типа ДСШ-16 (ДСШ-13) (рис. 3.3) [13].

Фазочувствительные РЦ переменного тока 25 Гц применяют с дроссель-трансформаторами типа ДТ-1-150, ДТ-1-250, ДТ-1-300 (одиночные) или

2ДТ-1-150, 2ДТ- 1-250, 2ДТ-1-300 (сдвоенные – совмещенные в одном корпу-се) и путевыми реле типа ДСШ-13 или ДСШ16. Первая цифра за буквами в обозначении ДТ соответствует сопротивлению основной обмотки току, часто-той 50 Гц, а вторая – характеризует номинальную величину тока, протекаю-щего по каждой полуобмотке. Недостатки этих дроссель-трансформаторов проявляются в необходимости заполнять их корпус трансформаторным мас-лом в целях обеспечения отвода тепла от обмоток при прохождении по ним тягового тока. В настоящее время выпускаются следующие модернизирован-ные сухие дроссель-трансформаторы: ДТ-1М-150, ДТ-1М-300, 2ДТ-1М-150, 2ДТ-1М-300.

Рельсовые цепи могут дополняться аппаратурой для кодирования ее как с питающего, так и с релейного конца . Рельсовая цепь получает питание от двух преобразователей частоты: ПП и ПМ типа ПЧ-50/25.

На питающем и релейном концах устанавливаются дроссель-трансформаторы с коэффициентом трансформации n = 3, обеспечивающие пропуск тягового тока в обход изолирующих стыков, а сигнального – в преде-лах контролируемого участка пути.

На релейном конце РЦ устанавливается изолирующий трансформатор ИТ типа ПРТ-АУЗ, с коэффициентом трансформации n = 18,3. Коэффициентами трансформации дроссель-трансформаторов, изолирующего и питающего трансформатора, осуществляется согласование большого входного сопро-тивления аппаратуры питающего и релейного концов с низким входным со-противлением рельсовой линии.

Защита РЦ от перегрузок и токов короткого замыкания осуществляется автоматическими выключателями многократного действия типа АВМ-2 на номинальный ток 5 А, устанавливаемыми в путевых ящиках ПЯ. При асим-метрии тяговых токов в рельсовых нитях ниже нормативных значений (4 %) в дополнительные обмотки ДТ индуктируются токи меньше значений порога срабатывания АВМ. Они замыкаются на питающем конце через внутреннее сопротивление источника питания, а на релейном конце – через защитный блок ЗБ-ДСШ, не нарушая нормальную работу рельсовой цепи. Если асим-метрия тягового тока превышает нормативные значения (15 А – для ДТ-1-150), то АВМ-2 отключает аппаратуру питающего и релейно-го конца от рельсовой линии.

Защитный блок ЗБ-ДСШ представляет собой последовательный колеба-тельный контур, настроенный в резонанс напряжений на частоту тягового то-ка 50 Гц и имеет минимальное сопротивление 24 Ом для тока этой частоты. Путевой элемент реле ДСШ на частоте 50 Гц оказывается зашунтированным низким сопротивлением фильтра.

Практически реле типа ДСШ не реагируют на токи асимметрии, если час-тота их отличается хотя бы на 5 Гц от частоты тока в местном элементе. Защитный блок-фильтр ЗБ-ДСШ устанавливается только для того чтобы уст-ранить дребезг сектора реле.

Рис. 3.3. Схема фазочувствительной рельсовой цепи 25 Гц

Регулируется РЦ изменением напряжения на вторичной обмотке путевого трансформатора ПТ (ПРТА-АУЗ) выводами ″н″ и ″к″, с использованием регу-лировочных таблиц [13]. Контроль короткого замыкания изолирующих стыков обеспечивается чередованием мгновенных полярностей напряжения питания смежных РЦ путем переключения вторичных обмоток путевых трансформаторов ПТ на 180^о.

Резисторы R_п1, R_п2, совместно с соединительными проводами r_сп, выпол-няют функцию ограничителя тока при нахождении подвижной единицы на пи-тающем конце РЦ. Их суммарное сопротивление должно быть рав-ным 2,2 Ом, чем обеспечивается шунтовая чувствительность рельсовой це-пи. На релейном конце сопротивление R_п1, совместно с соединительными проводами r_ср, должны в сумме составлять 0,5 Ом для обеспечения шунтовой чувствительности рельсовой цепи.

Защита аппаратуры питающего и релейного концов РЦ от кратковремен-ных импульсных помех осуществляется приборами УЗТ-1 и УЗТ-2 (см. под-раздел 3.4).

Важную роль в работе рельсовой цепи играет путевой приемник – реле типа ДСШ. Рассмотрим электромагнитную систему реле ДСШ (рис. 3.4, а ), которая состоит из двух электромагнитных элементов: местного и путевого, а также подвижного алюминиевого сектора, расположенного в зазоре между двумя элементами и связанного с контактной системой (рис. 3.4, б).

а) б)

Рис. 3. 4. Схема электромагнитной системы реле ДСШ:

а – схема распределения магнитных потоков местного и путевого элементов; б - схема распределения индуктируемых токов в подвижном секторе реле.

Местный элемент состоит из сердечника 1 и катушки 2 . На сердечнике пу-тевого элемента 3 помещена катушка 4. Оба элемента закреплены на ме-таллической станине таким образом, что между их полюсами образуется воздушный зазор, в котором перемещается в вертикальной плоскости легкий алюминиевый сектор 5 (рис. 3.4, а ). Поворот сектора ограничивается сверху и снизу роликами 6, которые для смягчения ударов могут перемещаться в

направлении их держателя. Ось сектора 7 кривошипом 8 связана с контакт-ной тягой 9, которая, в свою очередь, шарнирно связана с подвижными кон-тактами О (рис. 3.4, б).

Ток, проходящий по местной обмотке, образует магнитный поток Ф_м, совпадающий с ним по фазе. Этот поток индуктирует в секторе токи i_м, от-стающие по фазе от потока Ф_м на угол 90⁰ (рис. 3.4, б). Под воздействием тока путевого элемента возникает магнитный поток Ф_п, индуктирующий в секторе токи i_п.

Взаимодействие индуктированных токов i_мс магнитным потоком Ф_п соз-дает вращающий момент М1, а токов i_п с магнитным потоком Ф_м – вра-

щающий момент М2. Под действием суммарного вращающего момента: М=М1+М2 сектор перемещается вверх и переключает контакты с тыловых(Т)на фронтовые (О). При выключении тока в путевой или местной обмотке сек-тор возвращается в исходное положение, т.е. опускается вниз под действием собственного веса. Положительный вращающий момент и движение сектора вверх происходят только при определенном соотношении фаз между токами (напряжениями) путевого и местного элементов. Так как магнитные потто-

ки Ф_п, Ф_м и индуктируемые ими в секторе токи i_п и i_мпропорциональны то-кам I_п и I _мпутевого и местного элементов, то вращающий момент, дейст-

вующий на подвижной сектор, пропорционален произведению токов путевого и местного элементов и зависит от угла сдвига фаз между ними. Вращающий момент, действующий на сектор реле определяется по форму-ле: M = I _пI _м sin ϕ, где ϕ −угол сдвига фаз между токами I_п и I _м.

Наибольший вращающий момент реализуется при угле сдвига фаз между токами путевого и местного элементов, равном 90⁰. Этот угол называютидеальным углом сдвига фаз реле ДСШ. При этом ток в местном элемен-

те I _м должен опережать ток в путевом элементе I_п . Если ток путевого эле-

мента будет опережать ток местного элемента на 90⁰, то сектор реле будет вращаться в обратном направлении, но его движение ограничивается ниж-ним роликом 6 (рис. 3.4, б).

Фазовые сдвиги между токами и напряжениями путевых и местных эле-ментов реле ДСШ приведены на векторной диаграмме (рис. 3. 5).

Напряжения путевого и местного элементов опережают токи этих элемен-тов на угол 65…72⁰ – в зависимости от типа реле и частоты сигнального тока, так как обмотки этих элементов для переменного тока представляют собой цепи, состоящие из индуктивных и активных сопротивлений. На практике час-

то для реле типа ДСШ задаются углом сдвига фаз между напряжением мест-ного элемента U _м и током путевого элемента I_п 162⁰, при котором реализу-

ется максимальный вращающий момент. Это объясняется тем, что угол сдвига фаз можно измерить широко распространенным электродинамиче-ским фазометром, который измеряет сдвиг фаз между током и напряжением.

Рис. 3.5. Векторная диаграмма магнитных потоков, токов и напряжений в путевом и местном элементе реле ДСШ

Основным достоинством реле типов ДСШ является надежная фазовая селективность (избирательность), поэтому эти реле, а также рельсовые цепи,

в которых их используют, называют фазочувствительными. Это достоинст-во реле позволяет надежно исключать ложное срабатывание путевого реле ДСШ от источника тока смежной рельсовой цепи при сходе стыков. Для этого

в смежных рельсовых цепях переменного тока делается чередование фаз (мгновенных полярностей) напряжения, а путевые обмотки реле включаются так, что положительный вращающий момент и подъем сектора вверх проис-ходят только от тока своей рельсовой цепи. При сходе изолирующих стыков и попадании в путевой элемент тока смежной рельсовой цепи сектор будет стремиться повернуться вниз.

На сети железных дорог ОАО ”РЖД” в фазочувствительных РЦ применя-

ются следующие реле:

– ДСШ-12 – в РЦ 50 Гц на участках с электротягой постоянного тока;

– ДСШ-13 – в РЦ 25 Гц на участках с электротягой переменного тока;

– ДСШ-13А – в РЦ 25 Гц на участках с автономной тягой.

В настоящее время взамен перечисленных выпускаются новые типы фазочувствительных реле:

– ДСШ-16 – для участков с электротягой переменного тока и автономной тягой;

– ДСШ-15 – для участков с электротягой постоянного тока.

Реле ДСШ-16 и ДСШ-15 обладают более высоким коэффициентом воз-врата (0,61 и 0,79) по сравнению с реле ДСШ-12, ДСШ-13, ДСШ-13А (0,45). Эксплуатационно-технические параметры фазочувствительных реле приве-дены в справочнике [18].

Достоинством реле ДСШ является их надежная защита от влияния помех тягового тока и других источников переменного тока, отличаю-щихся по частоте от тока сигнальной частоты всего на несколько герц. Сектор реле ДСШ получает требуемый вращающий момент только от тока той частоты, что и частота тока в обмотке местного элемента, при определенных фазовых соотношениях между ними.