Курсовая работа: Электромагнитная совместимость устройств автоматической локомотивной сигнализации с тяговой сетью

Предлагаемая система контроля численных и временных параметров кодов АЛС позволяет более детально рассматривать исследуемый сигнал, позволяет определить период и цикл сигнала, путем разложения записанного сигнала в ряд Фурье величины амплитуд и фаз как исследуемого сигнала, так и помех, оказывающих влияние на работу устройств АЛС и которые представляются как в графической, так и в табличной форме. В результате обработки сигнала исследователь может получить плотности распределения вероятностей кодовых сигналов или помех, снятых с катушек АЛС, и их статистические характеристики (рис. 5. и лист 7).

Плотность распределения вероятности кодовых сигналов АЛС-АРС всех частот подчиняется экспоненциальному закону. Значительный разброс амплитуд сигнальной частоты в пределах одной рельсовой цепи объясняется тем, что расстояние между приемными катушками и рельсами постоянно меняется; уровень тока в РЦ зависит от значения удельных проводимостей изоляции рельсов и от действия различных внешних факторов: степени старения изоляции, влажности, типа грунта на данном участке и др. Также величины кодовых сигналов зависят от величин переходных продольных сопротивлений (сопротивлений между рельсами), сопротивлений стыковых соединителей, переходных сопротивлений от источника к рельсовой цепи и типа устройств, применяемых на питающем конце рельсовой цепи. К тому же на передачу сигналов АЛС-АРС постоянно влияют импульсные и гармонические помехи. Рассмотрим подробнее природу помех, влияющих на работу системы АЛС.

6. Оценка помех, влияющих на передачу сигнального тока

Передача сигналов АЛС происходит в специфических, свойственных только ей условиях. Во-первых, сигнал в каждой рельсовой цепи передается только от собственного источника и его уровень в рельсах по мере движения поезда непрерывно возрастает. Во-вторых, переход локомотива с одной рельсовой цепи на другую сопровождается кратковременным перерывом в приеме сигналов с пути и резким уменьшением сигнального тока в рельсах. К тому же, рельсовые цепи, связывающие движущийся локомотив с передатчиком сигналов, одновременно используют как в системе автоблокировки, так и на электрифицированных железных дорогах для пропуска тягового тока. Итак, существует большое число возможных воздействий на прием сигналов АЛС.

Источниками гармонических помех являются тяговые сети постоянного тока и токи рельсовых цепей с отличной сигнальной частотой.

В настоящее время широко применяются шестипульсовые выпрямители, хотя следует отметить перспективность двенадцати- и двадцатичетырехпульсовых выпрямителей. В табл. 2. приведены величины амплитуд гармонических составляющих в кривой выпрямленного напряжения в режиме холостого хода выпрямителя при симметричном синусоидальном первичном напряжении для шести-, двенадцати- и двадцатичетырехпульсовых выпрямителей.

При несимметричных несинусоидальных первичных напряжениях, кроме канонических (четных) гармоник, кратных 300 Гц для шестипульсовых выпрямителей, 600 Гц – для двенадцатипульсовых и 1200Гц – для двадцатичетырехпульсовых, в кривой выпрямленного напряжения присутствуют и неканонические (нечетные), кратные 50 Гц (50, 100, 150 Гц и т.д.). Величины неканонических гармонических составляющих зависят от углов коммутации и запаздывания при несимметрии питающего напряжения управляемых выпрямителей. Так, при угле запаздывания 60⁰ и углах коммутации от 0 до 10⁰ они могут достигать для шестой гармоники 25 % от выпрямленного напряжения, двенадцатой – 11,5%, восемнадцатой и двадцать четвертой – 6%, четырнадцатой, шестнадцатой, двадцатой и двадцать второй – 1,5%. При больших углах коммутации величина амплитуды гармоники снижается [16].

Таблица 2

Величины амплитуд гармонических составляющих в кривой выпрямленного напряжения в режиме холостого хода выпрямителя

Номер гармоники		6	12	18	24	30	36	42	48
Частота гармоники, Гц		300	600	900	1200	1500	1800	2100	2400
Относительные величины амплитуд гармоник к постоянной составляющей выпрямленного напряжения, %		5,7	1,4	0,6	0,35	0,22	0,15	0,11	0,09
Амплитуда гармоники в зависимости от типа выпрями-теля, В	6-пульсовый	47,02	11,55	4,95	2,8875	1,815	1,237	0,9075	0,7425
	12-пульсовый	-	11,55	-	2,8875	-	1,237	-	0,7425
	24-пульсовый	-	-	-	2,8875	-	-	-	0,7425

Тяговый ток протекает по двум рельсовым линиям. ЭДС, индуктируемые в приемных катушках, направлены встречно и взаимно складываются. Поэтому, мешающее воздействие тяговых токов и их гармоник на устройства АЛС проявляется лишь тогда, когда токи в рельсах оказываются неравными между собой или в приемных катушках равные токи индуктируют неравные ЭДС [17].

Проанализируем причины появления импульсных помех.

Импульсные помехи возникают, как правило, в результате резких изменений значений тягового тока в рельсах, на локомотиве, а также намагничиваемости рельсов. Как указывается в работе [17], продолжительность периода следования разнополярных импульсов помех зависит от расстояния между магнитными полюсами намагничиваемого места и скорости движения поезда. Примерно при скорости движения поезда 120 км/ч продолжительность периода импульса совпадает с периодом колебаний сигнальной частоты 25 Гц для АЛС электрифицированных железных дорог переменного тока. При проведении экспериментальных исследований в метро такой гармоники обнаружено не было.

Источники импульсных помех – коммутационные процессы при токосъеме, в коллекторах машин, преобразовательных установках и других элементах электрической схемы локомотива.

Помехи, вызванные работой коллекторного генератора постоянного тока, обусловлены дискретностью строения магнитной системы и обмотки якоря. Частота основной гармоники, вызванной коммутациями (иначе, коротким замыканием секций якоря щеткой), определяется из соотношения

,

где р – число пар полюсов электрической машины;

n – частота вращения якоря, мин ^–1 .

Частота основной гармоники переменной составляющей равна 30 Гц. Здесь наиболее весомыми являются гармоники от 0 до 350 Гц.

Пазовые и зубцевые помехи вызваны поперечными и продольными пульсациями магнитного потока и зависят от частоты вращения якоря n и количества пазов z .

Частота зубцевых f_зп и пазовых f_пп помех

;

при z/ p четных и при z/ p нечетных.

Наиболее весомыми здесь являются гармоники 0 –350 и 850 – 1000Гц, а пазовых – 0 – 150, 400 – 500, 600 – 900 Гц [].

Также наблюдаются случайные импульсные помехи, возникающие при процессах коммутации в электрических аппаратах, длительностью до 10 мкс.

7. Выводы

В результате проделанной работы можно сделать следующие выводы: