УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АСИММЕТРИИ ТЯГОВОГО ТОКА В РЕЛЬСОВЫХ ЦЕПЯХ

Полезная модель относится к железнодорожной автоматике, в частности к устройствам для измерения асимметрии тягового тока в рельсовых цепях.
Известен прибор для измерения асимметрии тягового тока, типа клещи «Дитцо» марки Ц-90 [Л.1]. Губками этих клещей поочередно обхватывают одну и другую перемычку, идущие от дроссель - трансформатора к рельсам на питающем и релейном конце и сравнивают показания амперметра на обеих перемычках, по разнице показаний судят об асимметрии тягового тока. Недостатком данного прибора является невозможность его применения для измерения асимметрии тягового тока с подвижного состава.
Известно устройство для измерения асимметрии переменного тягового тока в рельсовых цепях [Л.2], содержащее на подвижной единице четыре приемных катушки через коммутационные ключи и выпрямительные диоды подключенные к измерительному прибору. Устройство обладает низкой точностью определения асимметрии тягового тока и поэтому не применяется на ж.д.
Известно устройствам для измерения гармонических составляющих тягового тока [Л1] стр.156-158, содержащее датчики для измерения напряженности магнитного поля подключенные к полосовым фильтрам и вычислитель разности отклонений напряжений. Известное устройство не может измерять асимметрию тягового тока при движении по пути и обладает низкой точностью измерения.
Наиболее близким по технической сущности является устройство, описанное в [Л1]. Оно взято за прототип. В известном устройстве для измерения асимметрии тягового тока [Л1] стр.156-158, содержащее датчики для измерения напряженности магнитного поля подключенные к полосовым фильтрам и вычислитель разности отклонений напряжений.
Техническим результатом на достижение которого направлена данная модель, является повышение точности измерений асимметрии тягового тока с подвижного состава, что позволяет быстро осуществить выявление участков с высокой асимметрией тягового тока и принятие мер по ее снижению.
Сущность заявляемой полезной модели состоит в том, что известное устройство измерения асимметрии тягового тока, имеющее датчики измерения напряженности магнитного поля и полосовые фильтры, снабжено одним и другим вычислителем суммы напряжений, одним и другим вычислителем разности напряжений и одним и другим вычислителем отношением напряжений, выходы которых подключены к одному и другому входам вычислителя разности отношений напряжений.
Методика измерения коэффициента асимметрии тягового тока в предлагаемой модели основана на следующих соображениях.
На участках с тягой переменного тока существующий метод измерения асимметрии тягового тока основан на измерении напряжений, которые возникают от тягового тока на отдельных катушках над каждым рельсом. При этом коэффициент асимметрии определяется как отношение модуля разности этих напряжений к их сумме и. как показала практика, имеет недостаточную точность измерения.
Причиной неудач применения такого метода измерений является отсутствие учета значительной асимметрии участков «рельс-катушка», которая возникает из-за разной высоты подвески катушек. Эта асимметрия изменяется при движении локомотива и влияет на величину измеряемого напряжения на катушках таким же образом, как и асимметрия тягового тока в рельсовой цепи.
Поэтому далее предлагается использовать следующие параметры для оценки асимметрии, как рельсовой цепи, так и участков «рельс-катушка».
Общий коэффициент асимметрии в канале АЛСН:
Кас=Катт+Карк,
где: Катт - коэффициент асимметрии рельсовой цепи, причем по модулю он равен общепринятому коэффициенту асимметрии тягового тока, но определяется с учетом знака;
Карк - коэффициент асимметрии локомотивных катушек по отношению к рельсам;
Карк возникает вследствие разной высоты подвески катушек над рельсами и отличия их электрических параметров. Хотя эти величины проверяются в депо, но при движении локомотива, особенно на кривых участках, высота подвески меняется и Карк может изменяться в широких пределах, что и является причиной сбоев АЛСН [Л 3, 4].
Важно отметить, что Катт и Карк могут иметь разные знаки, а Кас может быть меньше или больше любой из этих величин.
Предлагаемое устройство имеет следующий алгоритм определения коэффициента асимметрии тягового тока:
1. Определяются величины напряжений возникающих в каждой из локомотивных катушек под действием тяговых токов и тока АЛСН.
2. Расчитывается Кас как отношение разности напряжений возникающих в каждой из локомотивных катушек под действием тяговых токов к их сумме.
3. Рассчитывается Карк как отношение разности напряжений возникающих в каждой из локомотивных катушек под действием токов АЛСН к их сумме
4. Из Кас вычитается Карк, полученный остаток и есть коэффициент асимметрии тягового тока Катт.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежом на котором представлено устройство измерения асимметрии тягового тока работающее по вышеприведенному алгоритму. Устройство содержит на локомотиве датчики 1 и 2 для измерения напряженности магнитного поля токов в рельсовых нитях. В качестве датчиков применяются при измерении на участках с тягой переменного тока типовые локомотивные катушки АЛСН, а при тяге постоянного тока применяются датчики Холла. Полосовые фильтры 3 и 5 пропускают напряжения создаваемые током АЛСН, а фильтры 4 и 6 пропускают напряжения, создаваемые тяговым током. Вычислители разности напряжений 7, 9 и вычислители суммы напряжений 8, 10 определяют соответственно суммы и разности напряжений от токов АЛСН и тяговых токов. Эти суммы и разности напряжений подаются на вычислители 11, 12 отношения напряжений, выходами подключенные соответственно к одному и другому входам вычислителя 13 разности отношений напряжений.
Устройство измерения асимметрии тягового тока работает следующим образом. На датчиках 1, 2 возникают напряжения от магнитных полей тягового тока и токов кода АЛС. Напряжение с одного датчика 1 поступает на вход первого и второго полосовых фильтров 3 и 4, а с другого датчика 2 поступают на вход третьего и четвертого полосовых фильтров 5 и 6. Напряжения с выхода первого и третьего полосовых фильтров 3 и 5 вычитаются на вычислителе 7, а с второго и четвертого полосовых фильтров 4 и 6 вычитаются на вычислителе 10. На вычислителе 9 складываются напряжения с выходов первого и третьего полосовых фильтров 3 и 5. На вычислителе 10 складываются напряжения с выхода второго и четвертого полосовых фильтров 4 и 6. Вычислитель 11 определяет отношение напряжений с выходов вычислителя 7 и 9, что является Крк. Вычислитель 12 определяет отношение напряжений поступающих с выходов вычислителей 8 и 10. Это отношение равно Кас. Разность отношений напряжений с выхода вычислителя 12 и с выхода вычислителя 11 получается на выходе вычислителя 13 и представляет искомый коэффициент асимметрии тягового тока Катт. Измерение ведется непрерывно при перемещении датчиков по всему маршруту следования подвижного состава.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ ПРИНЯТЫЕ ВО ВНИМАНИЕ ПРИ СОСТАВЛЕНИИ ЗАЯВКИ
1.Дмитренко И.Е., Устинский А.А. Цыганков В.И. Измерения в устройствах автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте. Учебник для вузов ж-д. трансп.. М.: Транспорт. 1982 г. - 312.(прототип)
2. Авторское свидетельство №652015 «Устройство Винника для измерения асимметрии переменного тягового тока в рельсовых цепях. В61Е 25/08 Опубл. 15.03.79 БИ №10.
3. Петренко Ф.П., Карбухов А.С. Причина сбоев АЛСН установлена. Автоматика, связь, информатика №2. 2008 г. с.26-28.
4. Кравцов Ю.А. и др. Системы железнодорожной автоматики и телемеханики. Учебник для вузов ж.д. транспорта. 1996 г. М.: Транспорт. 1996 г. стр.162.