Однозвенный апериодический сглаживающий фильтр с запирающим контуром 600 Гц

Устройство может быть использовано на тяговых подстанциях для снижения электромагнитного влияния выпрямителей тяговых подстанций на проводные линии связи, устройства железнодорожной автоматики и телемеханики.
В настоящее время для защиты от опасного влияния на устройства железнодорожной автоматики и телемеханики и мешающего на линии связи приняты однозвенные и двухзвенные сглаживающие фильтры.
Известендвухзвенныйрезонансно-апериодический
сглаживающий фильтр ВНИИЖТа, каждое звено которого содержит параллельную и последовательную часть. Первое звено, предназначенное для подавления гармоник выпрямленного напряжения частотой 100, 200, 300, 400, 500 и 600 Гц, состоит из шести резонансных контуров в параллельной части и реактора в последовательной. Второе звено содержит емкость в параллельной и реактор в последовательной частях.
Реактор во втором звене с параллельно подключенными к нему емкостью и индуктивностью образуют запирающий контур, настроенный на частоту 300 Гц, что позволяет дополнительно подавить эту гармонику на выходе фильтра. Указанное устройство является аналогом предлагаемого устройства.
Двухзвенный сглаживающий фильтр ВНИИЖТа является самым эффективным фильтром, однако из экономических соображений применение его не всегда является оправданным, так как снижение напряжения шума на выходе фильтра ниже 3 В практически не изменяет напряжения шума в воздушных линиях связи из-за наличия в реальных эксплуатационных условиях других влияющих источников.
В связи с широким внедрением на железных дорогах Российской Федерации двенадцатипульсовых преобразователей стало возможным использование более простого и экономичного однозвенного апериодического сглаживающего фильтра, состоящего из реактора, включенного между входным и выходным выводом, и емкости, включенной параллельно нагрузке. Указанное устройство является прототипом данного.
Частотная характеристика однозвенного апериодического сглаживающего фильтра имеет полосу усиления, которая при определенной индуктивности реактора и емкости в параллельной части может лежать в интервале от О до 300 Гц, при этом гармоники.
попадающие в нее, не подавляются а, наоборот, усиливаются, что приводит к увеличению значения напряжений гармоник на выходе фильтра. Кроме этого на участках с рельсовыми цепями тональной частоты для снижения уровня гармоники 600 Гц до требуемого уровня в 2,8 В необходимо использовать емкость более чем 750 мкФ, что приводит к увеличению стоимости фильтра и массо-габаритных размеров.
Целью предлагаемого устройства является снижение мешающего и опасного влияния выпрямителей тяговых подстанций на проводные линии связи, устройства железнодорожной автоматики и телемеханики.
Принципиальная схема предлагаемого устройства представлена на фигуре.
Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее входной 2, выходной 3 и общий выводы 1 для подключения, соответственно выпрямителя и нагрузки, реактора 6, включенного последовательно между входным и выходным выводами, конденсатора 4, подключенного параллельно нагрузке, дополнено конденсатором 5, подключенным параллельно реактору, при этом конденсатор и реактор образуют запирающий контур, настроенный на частоту 600 Гц.
Тяговая сеть электрических железных дорог оказывает магнитное, электрическое и гальваническое влияние на различные смежные устройства и, прежде всего, на воздушные и кабельные линии связи, а также на устройства автоблокировки.
.iCC3//6(l(9 Источниками высших гармонических составляющих напряжения,
питающего тяговую сеть, на электрических железных дорогах постоянного тока являются выпрямители тяговых подстанций. Гармоники выпрямленного напряжения создают переменные составляющие в тяговом токе, которые, в свою очередь, обусловливают появление помех в смежных устройствах.
Гармонический состав кривой выпрямленного напряжения зависит от схемы выпрямления, режима нагрузки и питающего напряжения. На тяговых подстанциях электрических железных дорог постоянного тока применяются многопульсовые схемы выпрямления с шестью и более пульсациями в кривой выпрямленного напряжения (за период питающего напряжения).
Кривая напряжения на выходе выпрямителя является пульсирующей. Мгновенное значение выпрямленного напряжения представляет собой сумму постоянной составляющей и переменной составляющей, состоящей из бесконечного ряда гармоник. Пульсации напряжения приводят к возникновению напряжения шума в проводных линиях связи, что нарушает их работоспособность. Кроме этого, наличие гармонических составляющих напряжения обусловливает протекание по рельсам тока, содержащего те же гармоники, что и выпрямленное напряжение. Этот ток вследствие асимметрии рельсовой цепи может вызывать возникновение напряжения помехи UnoM на приемнике сигнала
СР5
4 автоблокировки. Величина UnoM зависит от длины, асимметрии и
проводимости рельсовой цепи блок-участка автоблокировки и изменяется от 30 до 100 В для гармоники частотой 600 Гц. Поэтому на участках с рельсовыми цепями тональной частоты на выходе фильтра тяговой подстанции для нормального функционирования устройств автоблокировки необходимо снизить уровень гармоники 600 Гц до величины 2,8 В. Для того чтобы выполнить это требование однозвенный апериодический сглаживающий фильтр должен иметь емкость в параллельной части выше 750 мкФ, что приводит к значительному увеличению стоимости фильтра, и индуктивность реактора 5 мГн, увеличение которой приведет к увеличению потерь электрической энергии в сглаживающем фильтре, так как увеличение индуктивности реактора вызывает увеличение и его активного сопротивления.
Устройство работает следующим образом.
Выпрямитель подключается между входным и общим выводом, преобразуя переменное трехфазное напряжение сети в постоянное, с заданным числом пульсаций т. После этого пульсирующее напряжение поступает на вход фильтра. Запирающий контур, состоящий из реактора 6 и емкости 5, и емкость параллельной части фильтра 4 обусловливают подавление гармоник с частотой выше 150 Гц на выходе фильтра, при этом запирающий контур, настроенный на частоту наиболее опасной влияющей гармоники 600 Гц, подавляет ее значение в 300 - 1200 раз, т. е.
5
ниже требуемого уровня. Устройство имеет более узкую полосу усиления по сравнению с апериодическим сглаживающим фильтром, поэтому при емкости более 300 мкФ и индуктивности реактора 3 мГн напряжение шума на выходе фильтра не превышает 5 В. Таким образом, предлагаемое устройство удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к сглаживаюпцим фильтрам, и может применяться на тяговых подстанциях при двенадцатипульсовых преобразователях, в особенности на участках с рельсовыми цепями тональной частоты. Применение устройства позволит сократить стоимость фильтра в связи со снижением емкости в параллельной части, уменьшить эксплуатационные расходы в связи со снижением индуктивности реактора с 5 до 3 мГн, а также исключить опасное влияние преобразователей тяговых подстанций на работу рельсовых цепей тональной частоты и тем самым повысить безопасность движения поездов.
1. Барковский Б. С. Двенадцатипульсовые полупроводниковые выпрямители тяговых подстанций/ Б. С. Барковский, Г. С. Магай, В. П. Маценко, М. Г. Шалимов и др.; Под ред. М. Г. Шалимова. М., 1990. 127 с.
Литература