Система токосъема как источник ЭМ помех

Качественное описание процессов в системе токосъема, вызывающих появление ЭМ помех

Заметный вклад в общий уровень ЭМ помех привносит система токосъема, используемая на железнодорожном транспорте. Для линий электропитания на переменном токе этот вклад особенно велик из-за высокого напряжения на контактном проводе. Далее для краткости электрическую систему токосъема будем называть пантографом. Систематизированные данные, обобщающие экспериментальные исследования ЭМ помех пантографа, относящиеся к различным нагрузкам натяжения контактного провода, разным скоростям движения, меняющимся уровням влажности и температуры воздуха, различным материалам, используемым для контакта с проводом, в настоящее время отсутствуют. Однако имеются разрозненные экспериментальные данные, определяющие некоторые характеристики ЭМ помех пантографа.

Совокупность физических процессов, происходящих вблизи скользящего контакта, оказывается довольно сложной. Здесь имеют место термонагрев, термодиффузия и термоэмиссия, испарение металла и ионизация близлежащих участков воздушной среды, генерация электрохимической ЭДС, а также явления, присущие газовому разряду.

Особенно сложными и, с другой стороны, значимыми с точки зрения уровня генерируемых помех оказываются процессы, происходящие при временном нарушении контакта. Здесь существенную роль играет реактивность элементов, составляющих систему токосъема. При этом разрыв контакта сопровождается пиковым усилением тока вследствие значительной самоиндукции, когда токи могут составлять до нескольких килоампер. Однако даже при благоприятных условиях контактный токосъем создает заметный уровень ЭМ помех. В [11.1] приводятся значения напряжения на входе измерителя помех в диапазоне частот 0,5-0,8 МГц, полученные при измерении электромагнитной помехи пантографа на участке железнодорожного сообщения в Швейцарии с однофазной системой электроснабжения напряжением 15 кВ. Измерения проводились при различных условиях, влияющих на уровень шума, при этом исследовались помехи:

  • -пантографа со скользящим контактом из алюминия и натяжением провода в 600 кг,
  • -пантографа с угольным скольжением и натяжением провода в 600 кГ (аналогично для натяжения 850 кГ и с применением системы помехоподавления, состоящей из катушки индуктивности, включенной в цепь пантографа, и емкости, шунтирующей пантограф на корпус локомотива).

Исследования показали, что для различных условий напряжение помехи меняется в широких пределах - от 3 мкВ до 300 мкВ. При этом увеличение натяжения провода с 600 до 850 кГ приводит к уменьшению помехи на 6 дБ. Наименьшая помеха наблюдалась для угольного контакта. Применение системы помехоподавления уменьшает помеху на 6-10 дБ.

С увеличением скорости движения локомотива увеличивается ширина спектра А /' генерируемых помех. В [11.12] приведены количественные данные, характеризующие это явление. Соответствующая зависимость показана на рис. 11.10.

Одновременно с расширением полосы помеховых сигналов, иллюстрируемым рис. 11.10, при увеличении скорости локомотива отмечалось весьма заметное увеличение уровня помех, но числовые характеристики этого явления в литературе не приводятся.

Ширина спектра Д f генерируемых помех в зависимости от скорости движения локомотива

Рис. 11.10. Ширина спектра Д f генерируемых помех в зависимости от скорости движения локомотива

Вследствие сложности физических процессов, имеющих место в процессе передачи тока через движущийся контакт, какая-либо точная теория, включающая полный анализ происходящих при этом физических явлений, в настоящее время отсутствует. Однако отдельные вопросы, важные для изучения генерации ЭМ помехи, допускают достаточно подробное изучение.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >