Расчёт напряжения мешающего влияния

 

Расчетная схема для расчета напряжения мешающего влияния изображена на рис.6.

Рис.6. Схема расположения объектов для расчетов мешающего влияния

 

«Правила защиты…» [3] регламентируют для двухпроводных телефонных цепей расчет псофометрического значения мешающего напряжения (напряжения шума) в диапазоне тональных частот (300..3400 Гц) при нормальном режиме работы тяговой сети. Расчет выполняют применительно к ближнему концу участка линии связи, складывая гармонические составляющие напряжения шума для гармоник с номерами от 7 до 69. В курсовой работе допускается усеченный расчет только до 41-й гармоники:

, мВ                                                         (10)

где мешающее напряжение для k-й гармоники вычисляют по формуле (6):

, мВ (11)

где: ωk=314 k рад/с – угловая частота k-ой гармоники тягового тока;

Mk – модуль взаимной индуктивности между контактной сетью и проводом связи для гармоники k, Гн/км;

Ik – эквивалентный ток k-ой гармоники тягового тока, А;

pk – коэффициент акустического воздействия для k-ой гармоники;

ηk – коэффициент чувствительности двухпроводной телефонной цепи к помехам для k-ой гармоники тягового тока;

sр – результирующий коэффициент экранирующего действия для k-ой гармоники тягового тока;

γk – коэффициент распространения канала провод линии связи – земля для k-ой гармоники, γk=αk+jβk– комплексное число, составленное коэффициентом затухания и коэффициентом фазы;

lС ,lЭ, lk – соответствуют рисунку 6, км;

103 – коэффициент перевода вольт в милливольты.

Ток гармонической составляющей тягового тока определяется из выражения:

, А                                                                   (12)

где: Ik’ – гармоника тока электровоза, работающего в конце плеча питания при нормальном режиме;

KB – волновой коэффициент, учитывающий изменение тягового тока по длине тяговой сети и вычисляемый по методике «Правил защиты…» [3], в расчете курсовой работы его можно принять равным единице.

Входящие в формулу (11) гиперболические функции от комплексного аргумента вычисляются в соответствии с выражением (13), а затем модуль выражения подставляется в формулу (12). Результаты расчетов сведены в таблицу 13.

                                  (13)

Таблица 13.

Сводная таблица расчетов псофометрического напряжения шума

 

k	f, Гц	M, Гн/км	ηk	pk	Ik,A	Дробь	Uшk, мВ
7	350	0,0004463	0,0035	0,376	7,071	6,3716	64,005
9	450	0,0004215	0,0038	0,582	4,950	6,4473	92,514
11	550	0,0004017	0,0042	0,733	3,253	6,5362	99,950
13	650	0,0003853	0,0045	0,851	2,263	6,6470	99,709
15	750	0,0003714	0,0048	0,955	1,697	6,7473	101,040
17	850	0,0003592	0,0051	1,035	1,273	6,8766	97,483
19	950	0,0003484	0,0055	1,109	1,004	6,9985	98,041
21	1050	0,0003387	0,0058	1,109	0,764	7,1509	86,334
23	1150	0,0003299	0,0061	1,035	0,566	7,3136	68,491
25	1250	0,0003219	0,0065	0,977	0,481	7,4635	63,377
27	1350	0,0003145	0,0068	0,928	0,396	7,6283	55,937
29	1450	0,0003077	0,0071	0,881	0,354	7,7474	52,831
31	1550	0,0003013	0,0075	0,842	0,325	7,8036	51,744
33	1650	0,0002954	0,0078	0,807	0,297	7,7915	49,067
35	1750	0,0002898	0,0081	0,775	0,269	7,6468	45,215
37	1850	0,0002846	0,0084	0,745	0,255	7,4248	43,039
39	1950	0,0002796	0,0086	0,720	0,226	7,0537	37,246
41	2050	0,0002749	0,0088	0,698	0,212	6,5882	33,441

 

Сравнение результатов расчета.

 

При расчёте методикам, изложенным в [4] получены следующие результаты:

Таблица 14

Результаты расчетов

 

Режим	Flow 3		«Правила защиты…»
	Uначала л/с, В	Uконца л/с, В	Uл/с, В
ХХ, л/c изолирована	921	919	822.3
ХХ, л/с заземлена	4	Заземлено	0
КЗ, л/с заземлена: точка 1 точка 2	4028 3333	Заземлено Заземлено	3957
КЗ, л/с изолирована: точка 1 точка 2	1948 2136	2078 1196	2418
Вынужденный, л/с заземлена	1028	Заземлено	2630
Вынужденный, л/с изолирована	1294	262	1805

Выводы

 

После проведения расчетов с помощью программного комплекса Flow 3 и по формулам «Правил защит…» получили, что наводимое напряжение на линии связи превышает допустимые значения, кроме случая холостого хода и заземленной линии связи:

· для режима короткого замыкания 1500 В

· для остальных режимов 60 В

При моделировании в программном комплексе Flow 3 значения наводимых напряжений на линию связи выше, чем при расчете по формулам «Правил защит…», в случаях короткого замыкания и заземленной линии связи, а так же при холостом ходе и заземленной линии связи. В остальных случаях ручной расчет дал более высокие величины наводимых напряжений.

Увеличение наводимого напряжения наблюдается в случаях:

· холостой ход, линия связи изолирована

· короткое замыкание в точках 1 и 2, линия связи заземлена

· вынужденный режим, изолированная линия связи

В связи с тем, что соблюдение допустимых величин наводимых напряжений требуется во всех режимах работы контактной сети необходимо, в качестве защитного мероприятия, увеличить ширину сближения линии связи с контактной сетью. При проведении соответствующего расчета оказалось, что это расстояние необходимо с 20 м увеличить до 1302 м, т.е. более чем в 65 раз. При такой ширине сближения величины наведенного напряжения не превышают допустимых значений.

Суммарное псофометрическое напряжение шума, равное 308.1 мВ, превышает допустимое 1.5 мВ более чем в 205 раз. Максимальное псофометрическое напряжение шума наблюдается на частоте 750 Гц (15 гармоника, 101.04 мВ). Можно сделать вывод о том, что в качестве защитной меры, линию связи необходимо отодвинуть от контактной сети.

Список литературы

 

1. Закарюкин В.П. Электромагнитная совместимость устройств электрифицированных железных дорог. – Иркутск.: ИрИИТ, 2002. – 137 с.

2. Бадер М.П. Электромагнитная совместимость / Учебник для вузов железнодорожного транспорта. – М.: УМК МПС, 2002. – 638 с.

3. Правила защиты устройств проводной связи и проводного вещания от влияния тяговой сети электрифицированных железных дорог переменного тока. – М.: Транспорт, 1989. – 134 с.

4. Закарюкин В.П. Электромагнитная совместимость устройств электрифицированных железных дорог. Задание на курсовую работу и методические указания по выполнению для студентов специальности "Электроснабжение железнодорожного транспорта". – Иркутск: ИрГУПС, 2004. – 18 с.