5 Мешающее влияние тяговой сети переменного тока 5

5 Мешающее влияние тяговой сети переменного тока 5. 1 Ток потребляемый электровозом переменного тока Электровозы переменного тока потребляют не синусоидальный ток, который состоит из основной гармоники k = 1, fk = 50 Гц создающей полезную мощность и высших гармоник k-го порядка, оказывающих вредное влияние на линии связи. Источником гармонических составляющих тока в системе электроснабжения переменного тока является преобразовательный агрегат электроподвижного состава (ЭПС) Гармонический спектр сетевого (потребляемого из тяговой сети) тока преобразователя электровоза переменного тока зависит от ходовой позиции, скорости движения, уровня напряжения на токоприемнике, места расположения электровоза и наличия других ЭПС на фидерной зоне. 1

a) б) Рисунок 5. 1 – Принципиальные двухполупериодные схемы выпрямления переменного тока на электроподвижном составе 2

Рисунок 5. 2 – Временные диаграммы вентильного i 2 и сетевого i 1 токов при идеальном сглаженном выпрямленном токе 3 id (xd = ∞)

Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что: Номера k-ой гармоник в токе электровоза подчиняются условию (5. 1) Частота высших гармоник (5. 2) Действующее значение тока k-ой гармоники (5. 3) Амплитуда тока k-ой гармоники (5. 4) 4

При более приближенных расчетах возможно заменять реальную кривую сетевого тока кривой прямоугольной или трапецеидальной форм с тем же действующим значение сетевого тока с последующим разложением в ряд Фурье. Ряд Фурье для прямоугольника для трапеции (5. 4 а) (5. 4 б) Рассчитанный по вышеприведенной методике спектр сетевого тока, потребляемого электровозом, распложенным в конце тягового плеча питания (удаленного от тяговой подстанции на 40 км), 5 представлен в таблице 5. 1

Таблица 5. 1 – Значения гармонических составляющих сетевого тока, потребляемого электровозом в удаленном от тяговой подстанции конце тягового плеча питания Примечание. Для электроподвижного состава, работающего в режиме 6 рекуперативного торможения, значения гармоник повышаются примерно на 20%

5. 2 Выбор расчетного режима работы ТС и ЛС Расчет выполняется для нормального режима работы тяговой сети В качестве влияющих принимаются все тяговые плечи в пределах ℓЛС При этом принимается, что КС состоит из одного или нескольких тяговых плеч с односторонним питанием. В конце тягового плеча находится n-секционный электровоз, а при двойной и более тяге «n» электровозов 7

Рисунок 5. 3 – Расчетная схема мешающего влияния ТС переменного тока на линии связи 8

5. 3 Расчет напряжения шума в линии связи Для цепи, длина которой ℓЛС превышает длину плеча одностороннего питания тяговой сети ℓТС по системе 25 к. В, мешающее напряжение, м. В равно (5. 5) В том случае, если цепь связи короткая и длина ее ℓЛС ≤ ℓТС укладывается в пределах плеча одностороннего питания тяговой сети, мешающее напряжение для k-ой гармоники, м. В (5. 6) 9

Расчет результирующего напряжения шума от воздействия всех гармоник Результирующее мешающее напряжение от воздействия всех высших гармоник равно (5. 7) где k = 2 fk – угловая частота k-ой гармоники тягового тока, рад/с; Mk – модуль взаимной индуктивности между однопроводными цепями для k-ой гармоники тягового тока, Гн/км; Ik – эквивалентный ток k-ой гармоники тягового тока, А; pk – коэффициент акустического воздействия для k-ой гармоники тягового тока k – коэффициент чувствительности двухпроводной телефонной цепи к помехам для k-ой гармоники тягового тока; Sk – результирующий коэффициент защитного действия для k-ой гармоники тягового тока; k – коэффициент распространения волны в однопроводной цепи связи, подверженной влиянию, для k-ой гармоники тягового тока; 10 ℓС – расчетная длина от конца ЛС до ℓЭ/2.

Коэффициент акустического воздействия k-ой гармоники Таблица 5. 2 – Значения коэффициента акустического воздействия, Pk 11

Модуль взаимной индуктивности ТС и ЛС для k-ой гармоники на i -ом влияющем участке (5. 8) При сложной трассе сближения следует определять среднее значение модуля взаимной индуктивности, Гн/км (5. 9) где n – количество влияющих участков; ℓЭi – длина i-го участка сближения, км; 12

Результирующий коэффициент защитного действия оболочки кабеля для k-ой гармонической составляющей тока. (5. 10) где Sобк – коэффициент экранирующего действия оболочки кабеля для гармоники k-ого порядка 13

5. 4 Определение ЭМС работы тяговой сети и линии связи Совместная работа ТС и ЛС возможна если расчетное напряжение шума меньше допустимого (5. 11) где [Uш]ЭЖД – допустимое напряжение шума в ЛС от влияния ТС Согласно правилам защиты устройств связи от влияния ТС (5. 12) 14

5. 5 Допустимое напряжение шума зависит от типа цепи связи от воздействия тяговой сети электрифицированных железных дорог Таблица 5. 3 – Нормы мешающего напряжения, UДШ 15