Схеми заміщення і рівняння потенціалів і струмів рейок.

Поскольку рельсы не изолированы от земли, то тяговый ток протекает и по земле. Это обстоятельство оказывает существенное влияние на сопротивление тяговой сети.

Модель протекания тока по рельсам и земле показана на рис. 2.5. Сопротивление рельсов представляется в виде последовательной цепи r_р, Ом/км.

Переходное сопротивление «рельс – земля» представляется в виде цепочки параллельных элементов r_п, Ом∙ км.

1 – тяговая подстанция; 2 – нагрузка (электровоз); 3 – контактная сеть; 4 – рельсы; 5 – переходное сопротивление; 6 – проводник (с сопротивлением, равным нулю), заменяющий землю

Ток, протекающий по земле зависит от: переходного сопротивления-места перехода тока из рельс к шпалами и балласту, сопритивлению растекания- самой земли на пути така утечки.Ток утечки-токи ответвляющиеся из рельс в землю.Для розрахунку вик. схема:

По мере распространения поземле он все больше охватывает пространство и густота его с удалением от рельс падает, поэтому считается, что наибольшее сопротивление сосредоточен в точке перехода. А сопротивление земли в расчетах принимают = 0.

При расчетах рельсовой цепи рассматривается как цепь со сосредоточенными параметрами, такой подход позволяет заменить схему следующей:

Для эл расчета принимают, что r_p, r_n –постоянны по длинне в фидерной зоне, то поучаем цепь с постоянными пар-ми, т.е. линейную цепь. При расчете таких цепей может быть использован метод наложений. В этом случае сложный контур, содержащий несколько ТП и нагрузок, можно заменить рядом контуров, в каждом изкоторых будет определенный ток.Это приводит к расчетной схемес 1 нагрузкой при удаленном в безконечность заземлителе.При этом поочередно рассматриваются все нагрузки.

Выделим элемент рельса Dх. Определим распределение потенциала относительно земли вдоль рельсов j_х и тока рельсов I_рх.

Приращение потенциала: Dj_х = j_(х+Dх) – j_х.

Этот же потенциал можно выразить как потенциал можно выразить: Dj_х = –I_рхr_рDх.

(знак “–” означает, что с увелич ением “x” ток в рельсах падает).

Отсюда приращение потэнциала:

Аналогично выражение для изминения тока в рельсах: DI_рх = –I_у = , отсюда:

Решивши систему диф ур-ний находим выражэение для определения потэнциала и тока в рельсах

, , α -коэф. затухания, - волнлвое сопротивление в рельсовой цепи.

Если за положительное направление тока принять направление его влево от нагрузки (2.17), то токи в земле и рельсах вправо от нагрузки будут иметь отрицательные значения. Применив метод наложения, легко построить диаграммы потэнциала и тока для любой схемы нагрузок. Для схемы с 1 подстанцией и 1 нагрузкой диаграммы на 2.18. При построении состовляющих диаграмм за начало координат принимается место приложения соответствующей нагрузки 0 и 01. Для нагрузки в точке 01 диаграммы на 2.17, аналогично и для 0 с учетом знака нагрузки

Все изложенное о протикании тока по рельсам на дорогах постоянного тока в большей мере относиться и к линиям переменного тока. Здесь также могут рассматриваться схемы с сосредоточенными нагрузками и схемы с равномерно распределенной нагрузкой. Но имеетс

(1-тяговая подстанция; 2- контактная подвеска, 3-нагрузка(электровоз); 4- рельс; 5-земля.)

10. Опір контактної мережі і рейок ділянок постійного струму

Поскольку рельсы не изолированы от земли, то тяговый ток протекает и по земле. Это обстоятельство оказывает существенное влияние на сопротивление тяговой сети.

Модель протекания тока по рельсам и земле показана на рис. 2.5. Сопротивление рельсов представляется в виде последовательной цепи r_р, Ом/км. Переходное сопротивление «рельс – земля» представляется в виде цепочки параллельных элементов r_п, Ом∙ км.

 

Рис. 2.5. Модель протекания тока по рельсам и земле (система электроснабжения постоянного тока): 1 – тяговая подстанция; 2 – нагрузка (электровоз); 3 – контактная сеть; 4 – рельсы; 5 – переходное сопротивление; 6 – проводник (с сопротивлением, равным нулю), заменяющий землю

	Выделим элемент рельса Dх (рис. 2.6). Определим распределение потенциала относительно земли вдоль рельсов jх и тока рельсов Iрх. Приращение потенциала   Djх = j(х+Dх) – jх. (2.7)

 

	Рис. 2.6. Распределение потенциала относительно земли вдоль рельсов и тока рельсов

 

 

Подставив значения коэффициентов в выражения (2.15) и (2.16 а), получим:

; (2.18

. (2.19)

Если электровозов много, то систему «рельс – земля» приближенно можно принять равной линейной и воспользоваться принципом суперпозиции, изобразив диаграмму, представленную на рис. 2.8.

Диаграмма изменения потенциала рельсов и тока в них по длине участка при одной сосредоточенной нагрузке показана на рис. 2.7.

 

 

Сопротивление проводов контактной подвески (на 1 км) можно определить, Ом/км, как

, (2.20)

где r_к – удельное сопротивление контактного (или другого) провода, Ом× мм²/км;

S – площадь поперечного сечения провода, мм².

Сопротивление тяговой сети (на 1 км) принимается с учетом числа, материала, схемы соединения проводов и сопротивления рельсов.

Сопротивление рельсов определяется по формуле (2.20). В этом случае нужно знать удельное сопротивление стали. Однако чаще это сопротивление рассчитывают в зависимости от веса одного погонного метра рельса следующим образом.

Сначала определяется масса, кг/м,

 

(2.21)

 

где S_р – площадь поперечного сечения, мм²;

7, 83 – удельная масса рельсовой стали, г/см³

Увеличив сопротивление рельсов за счет стыков на 20 % при длине рельса 12, 5 м, Ом/км, получим:

(2.23)

для двухпутного участка –

(2.24)