Напряжение шума и коэффициент мешающего тока

Исследование спектров тока ТС позволяет установить зависимость мешающего влияния от нагрузки, местоположения и числа электровозов, а также от резонансных колебаний в ТС.

Псофометрическое напряжение шума в двухпроводной телефонной цепи

где U_n - действующее значение напряжения по отношению к земле на ближнем конце однопроводной цепи, индуктированного п -ой гармоникой тока тяговой сети; т|,_; - коэффициент чувствительности телефонной цепи к помехам для п -ой гармоники; р_п - коэффициент акустического воздействия.

Применительно к схеме, изображенной на рис. 8.4, напряжение U_п определяется выражением [8.11]:

где со„ - угловая частота п -ой гармоники; М_п - коэффициент взаимной индукции между контактным проводом и жилой кабеля для п -ой гармоники; к_п и г_п - коэффициент экранирующего действия рельсов и коэффициент защитного действия оболочки кабеля для п -ой гармоники; У _п - постоянная распространения однопроводной кабельной цепи для п -ой гармоники; 1_{п ЭКв} - эквивалентная величина амплитуды п -ой гармоники тока контактной сети.

Провода контактной сети как антенны. Контактную сеть можно рассматривать как систему длинных параллельных прямолинейных проводов круглого сечения. Через определенные интервалы между соседними контактными сетями организуются перемычки. При движении электропоезда в электровоз поступает ток с ТПС (или, наоборот, в контактную сеть с электровоза в режиме рекуперации). Ток этот обладает определенным спектром гармоник. Контактные сети обладают индуктивностью. При наличии емкостных связей между контактными сетями, между контактными сетями и землей, между подвижным составом и контактными сетями могут возникнуть резонансные явления. В связи с тем, что токовые сети являются разветвленными, возможны как резонансы тока, так и резонансы напряжения. Представляется необходимым определить частотный диапазон, при котором возможны резонансные явления в контактных сетях, ибо в этих случаях они могут для окружающей воздушной среды представлять излучающую антенную систему на соответствующих частотах.

Контактные провода как сеточные структуры. Контактные провода на железнодорожной станции, а таких может быть несколько, совместно с соединительными проводами между ними образуют сетчатые структуры с произвольными размерами ячеек. Такие структуры создают вблизи себя поля сложной конфигурации и обладают разнообразными электродинамическими свойствами: экранирующими (отражательными), поляризационными, замедляющими (ускоряющими) и частотно-избирательными [8.12].

Электродинамические свойства сеточных структур зависят от густоты и формы ячеек, от характера контактов между проводниками в перекрестиях ячеек, от направления падения волны и ее поляризации, от формы сечения проводников и их материала. Свойства двойных сеток существенно зависят от расстояния между ними, а у криволинейных сеточных поверхностей - от кривизны. Частотные свойства сетки проявляются до расстояний, соизмеримых с размером ячеек (периодом сетки). И только на больших расстояниях становится плавной функцией координат.

Существенное влияние на распределение полей вблизи таких сеточных структур может оказать параллельная ей и расположенная в непосредственной близи слоистая среда (поверхности полотна железной дороги). Аналитическое исследование влияния свойств почвы и слоя снега показало, что наиболее опасными являются случаи «резонансных» высот сеточной поверхности (h = n • 0,5Х., п = 1,2,...). Например, для нашего случая широкополосные помехи проявляются на каналах телевещания: 1 канал (ОРТ) - 49,57 МГц; 3 канал - 76,84 МГц; 5 канал - 92,10 МГ ц. При этих условиях /^=6,0 м; X, « 4,0 м; /^«3,0 м.

При высоте подвеса контактной сети h « 6,0 -s- 6,5 м попадаем в зону «резонансных» высот для каналов 1 и 5.

Существенное влияние на распределение полей, излучаемых контактными сетями, могут оказывать находящиеся на пути распространения железобетонные строения с существенной металлической «начинкой», которая также играет роль сеточных структур.

При расчете защитных устройств (таких, например, как LC - фильтры) очень важно с высокой точностью определять индуктивности и емкости тех систем, применительно к которым производится расчет электрического фильтра.

Индуктивности контактной сети

Индуктивность прямолинейного провода круглого сечения при

постоянном токе и низкой частоте рассчитывается по формуле [8.13]:

где / - длина провода; г - радиус его поперечного сечения. При весьма высокой частоте

где / - длина провода; г - радиус его поперечного сечения.

При необходимости учесть магнитный поток внутри провода следует к величине L, найденной по (8.7)-(8.8), прибавляют внутреннюю индуктивность провода, определяемую формулой

Индуктивность многопроводной однофазной линии [9]. Если однофазная линия состоит из нескольких проводов, соединенных между собой параллельно, то совокупность всех проводов с токами одинакового направления можно рассматривать как один провод со сложной формой поперечного сечения (рис. 1.9).

При нахождении индуктивности линии при постоянном токе и низкой частоте можно пользоваться формулой[8.13]:

где g_A и gg - соответственно средние геометрические расстояния площадей s_A и s_B поперечных сечений проводов от самих себя; Sab ~ среднее геометрическое расстояние этих площадей друг от друга. Под s_А следует понимать сумму площадей поперечных сечений всех прямых проводов, а под s _в - сумму площадей поперечных сечений всех обратных проводов.

В тех случаях, когда прямой и обратный провод одинаковы, вместо (8.10) следует при менять

Средние геометрические расстояния g_A, gg и g_Ag определяются по формулам [8.13].

Емкости контактной сети

К сожалению, точных формул для определения емкости бесконечно длинных проводов не получено. Однако с достаточной для наших оценок точностью можно воспользоваться приближенными формулами, полученными методом конформных преобразований с учетом реальных соотношений характерных размеров рассматриваемых систем [8.14].

Если рассматривать контактную сеть как двухпроводную линию, расположенную над электропроводящей плоскостью, то рабочая емкость линии определяется формулой

где

Все геометрические размеры, используемые в (8.12) приведены на рис. 8.8.

В случае а_х = а₂= а , h=h₂=h (провода одинаковы и расположены на одинаковом расстоянии от плоскости):

На электрифицированных дорогах роль основного заземлителя выполняют тяговые рельсы станций и перегонов, с которыми заземленный вывод трансформатора подстанции связан посредством отсасывающей линии. Таким образом, цепи переменного тока контактных сетей состоят из протяженных и сосредоточенных заземлителей. В качестве сосредоточенных заземлителей используются контурные и глубинные заземлители. Основным элементом цепи обратного тока является неоднородная рельсовая цепь, образованная непрерывным чередованием тяговых рельсов станций и перегонов.