Вплив блоків БС РЛ на зворотню тягову мережу.

Включення резисторів блоків послідовно з рейками эквівалентно збільшеню «еффективної» довжини РЛ, перевищює рахункову, що супроводжується втратою енергії зворотного тягового струму. Найдемо оцінку втрат енергії.

Залежність струму в рейках и потенціал рейок по відношенню до землі на дільниці між нагрузкою і тяговою підстанцією виражається формулами

, (43)

, (44)

де – коеффіцієнт, характеризуючий індуктивний струм в рейках,

- струм в контактному проводі в А,

- характеристичний опір РЛ «рельс - земля» в Ом,

- опір одиночної рейкового полотна в Ом/км, - постійнна розподілу РЛ в 1/км, - опір ізоляції рейок по відношенню до землі в Ом·км,

- відстань між електровозом і тяговою підстанцією в км,

- взаємна індуктивність рейок в Гн/км.

Повинно бути, що потенціал рейок має найбільше значення нагрузки (х=0) и тягової підстанції (), одинаково приближаючись до середини дільниці практично до нуля (рис.12). При низкому опрові изоляції рейок по відношенню до землі друга составляюча вираження (9) на деякій відстані (5…2,5 км) від нагрузки і тягової підстанції становить близько нуля, а в рейках залишається тілько постійнна составляюа , котра представляє собою індуктированний струм в рейках.

Рис. 12. Діаграмма змінення струму в рейках.

У нашому випадку, найбільший струм в рейках повинний бути при хорошій ізоляції рейок по відношенню до землі (0,5…10 Ом·км). Для тягового струму рейки закорочені, Таким чином, опір ізоляції «два рельса - земля» буде нижче: ніж більше провідність ізоляції, тим в більше напруга і струм затухають в рейках.

Тяговий струм застосовується в обох напрямках від нагрузки і втікає в рейки з обох сторін від тягової підстанції.

Визначимо середнє значення струму в рейках,

.(45)

Як результат, ми маємо

. (46)

Середнє значення струму, яке відходить в одну сторону від нагрузки

, (47)

де .

Приведемо розрахунки та ще втрати енергії в рейках при следуючих данних:

км,

Ом·км,

Ом/км,

,

А, рейки Р65, Ом/км,

де Гн/км - індуктивність рейкового полотна зовнішня, Гн/км - індуктивність рейкового полотна внутрішння, Гн/км - індуктивність стального сполучника, Ом, Ом, - колічєство струмопроводящих з’єднань,

км - Довжина звіна рейкової лінії.

А,

при х=2,7 км

А.

Відстань х = 20 км прийняті з метою визначення середнього значення струму в середині фідерной зони, а відстань х = 2,7 км прийнято із того, що станція з урахуванням підходів має довжину, в середньому, 2,7 км.

Тоді при проходжені потягу по станції середнє значення струму буде 158,3 А (електровозу 200 А). Якщо вважати, що середня технічна швидкость прослідування потягом станції 50 км/ч, то время прослідування станції дорівнюватиме ч.

Енергія, затрачена в обратному каналі тягового струму без установки симметрируючих блоків, для х = 2,7 км

В·А·ч,

где Ом/км – опір двох параллельно включенних рейок, Гн/км, с^-1, Гц – частота струму електровоза.

Статистика показує, що число рейкових кіл довжиною меньше 500 м, відмовивших при ожеледиці, не перевищує четирьох (две рельсовых цепи по пути приема и отправления). При опорі резисторів блоку Ом, Загальний опір блоків по шляху прийома та відпралення буде 0,4 Ом. Тоді опір рейок довжиною 2,7 км достигне значення

Ом,

а енергія затрачена в рейках

В·А·ч.

Збільшення споживання енергії по одному шляху прийому и шляху відправлення буде

В·А·ч или 0,83357 кВт·ч.

При пропуску потягів по обом направленям ріст росходу енергії необхідно подвоїти (1,66714 кВт·ч). Беручи до уваги загальний споживання енергії на пропуск двох потягів по станції при електротязі зміного струму (напруга в контактній мережі В), котра рівна кВт·ч, отримаємо, що перевищення потужності за рахунок разсіювання енергії в блоках БС РЛ не превищує 0,28 %.

Як уже згадувалося, включеня блоків БС РЛ Ом в рейкове коло збільшує фактичну довжину РЛ. Щоб визначити збільшення фактичної довжини РЛ, що опір двох рельсових полотен, включенних параллельно , а при включенні в рейкове коло блоку . Тоді збільшення опору рейок , а збільшення довжини рейкових кіл пропорціональне опору РЛ тяговому струму , т.е.

.(47)

В табл.2 приведені розрахункові дані збільшення опіру рейок тяговому струму і довжини РЛ .

Таблиця 2.

, км	,Ом	, км	, %	, %
0,1	0,067	0,067	57,36
0.3	0,043	0,074	24,39	24,61
0,5	0,038	0,047	12,9	8,59

Видно, що в порівнянні з зворотньою тяговою мережею довжиною 40 км збільшення довжини РЛ за рахунок включення в рейкове коло симмметрируючих блоків, число яких сутєво меньше числа ДТ. Можназробити висновок, що погіршення параметрів рейкових кіл та зниження її надійності при включенні блоків БС РЛ не відбудеться.

Тепер перейдемо до вибору нагрузочних та геометричних параметрів резисторів и конструкції корпусу малогабаритного блоку БСМ-РЛ.

Як показано вище, середнє значення струму в тяговій мережі при рухові вантажних поїздів по станції досягає 158А, а час маршруту 3,2 мин (0,054 ч). Ця цифра отримана із припущення, що стаціонарний струм електровозу 200А. Такий струм електровоз споживає в режимі початку руху, а при слідовані зі швидкістю 50-60 км/г средній струм в зворотній мережі буде нижче.Якщо враховувати, що струм електровозу росповсюджується в обидві сторони від координати нагрузки, тоді обмеження значення струму, на яку повинен бути розрахований резистор блоку БСМ-РЛ, не перевищює 50А…60А.

Під час тестування ефективності застосування блоку БС-РЛ, рекомендується для розробки та тестування компактний захисний блок типа БСМ-РЛ на максимальний струм довготивалогого пропуску не больше 65А. Такий блок при настанні ожеледиці може бути оперативно встановлений в коротке рейкове коло (при рекомендуемой корректировке напряжения питания согласно новой регулировочной таблице РЦ) і також швидко демонтований після настання задовільних погодних умовах.

Конструкція такого блоку разроблена, в ній в якості базового елемента використанний відомий пускотормозний резистор типу ОН 001/32 (застосовується в електровозах) з опором 0,23 Ом на струм 65А. При довготривалому пропуску такого струму температура нагріву резистора може досягти 300⁰С (без охолодження заходи). У нашому випадку наведенний струм в рейках і резисторах не перевисить 40А, що, с урахуванням природнього охолодження, такий струм буде утримувати температуру нагріву не більше 75⁰С.