Краткие теоретические сведения

 

При питании электрических локомотивов в качестве обратного провода используются рельсы. Поскольку они не изолированы от земли, то тяговый ток частично протекает и по земле. Такой ток, протекающий в земле, называется блуждающим. Однако блуждающие токи протекают не только по земле, но и по всем металлическим подземным сооружениям, имеющим контакт с землей и находящимся в непосредственной близости от железной дороги (рис. 5.1).
В местах выхода токов с тяговых рельсов и металлических сооружений происходит вынос металла вследствие электрохимической коррозии, поэтому протекание тока по земле – явление нежелательное.

Плотность тока, вытекающего из подземного сооружения или втекающего в него, пропорциональна разности потенциалов между сооружением и прилегающими слоями земли. Наибольшая коррозия будет наблюдаться в зоне положительного максимального потенциала подземного сооружения относительно земли U_{с-з max}.

Основным способом защиты подземных металлических сооружений от электрокоррозии на электрифицированных железных дорогах постоянного тока является электрический дренаж. Различают простой, поляризованный и усиленный электрические дренажи. Они соединяют между собой подземное металлическое сооружение и рельсы и служат для отвода тока с поверхности сооружения в рельсы в наиболее вероятных местах появления электрокоррозии, т. е. вблизи отсасывающих линий.

 

Рис. 5.1. Схема протекания токов в тяговой сети

 

Простой электрический дренаж имеет двустороннюю проводимость, т. е. пропускает ток как от подземного сооружения в рельсы, так и в обратном направлении. Поляризованный дренаж обладает односторонней проводи-мостью. Он пропускает ток только с защищаемого подземного сооружения в рельсы и не пропускает его в обратном направлении. Усиленный дренаж применяют, если поляризованный не может обеспечить защитный отрицательный потенциал на подземном сооружении по отношению к прилегающим слоям земли.

 

Порядок выполнения работы

 

Исследования необходимо выполнить для трех режимов.

Первый режим.

1) Собрать схему питания тяговой сети постоянного тока (рис. 5.2) без подключения электрических дренажей.  

 

 

 

Рис. 5.2. Схема питания тяговой сети для исследования работы электрических дренажей

2) Установить следующие величины сопротивлений: для контактной сети
r_к.с = 41 мОм/км; для рельсов r_р = 12 мОм/км; для земли r_з = 49 мОм/км; переходное сопротивление «рельсы – земля» r_р-з = 0,5 Ом∙км; переходное сопротивление «сооружение – земля» r_с-з = 0,5 Ом∙км; для сооружения r_с = 6 мОм∙км.

3) Установить на шинах тяговых подстанций напряжение холостого хода 3,5 кВ и внутреннее сопротивление 40 мОм.

4) Включить фидеры Ф4 левой и правой ТПС, фидеры Ф2 не включать.

5) Включить мультиметр и установить на нем предел измерения постоянного напряжения 200 мВ.

6) Присоединяя поочередно мультиметр «плюсом» к гнездам «Подземное сооружение» и «минусом» к гнездам «Земля», снять зависимость U_с-з(l) с шагом 2 км. Результаты измерения с учетом знака и масштаба (m_U = 1:200) занести в табл. 5.1.

7) Построить график зависимости U_с-з(l).

 

Второй режим.

1) По графику U_с-з(l) определить точку сооружения с наибольшим положительным потенциалом и подсоединить к ней гнездо «–» дренажа, а гнездо «+» – к соответствующей точке рельсов.

2) Переключатель дренажа перевести в положение «Вверх» (поляризованный дренаж), сопротивление дренажа установить 10 мОм, включить питание блока.

3) Регулируя сопротивление дренажа, довести напряжение U_с-з в точке подключения до значения, близкого к нулю. Если это не удается выполнить с помощью поляризованного дренажа, необходимо включить усиленный дренаж.

    4) Снять зависимость U_с-з(l) с шагом 2 км, значения занести в табл. 5.1.

5) Построить график зависимости U_с-з(l).

 

Третий режим.

1) Включить фидеры Ф2 левой и правой ТПС.

2) Выполнить указанные в первых двух режимах измерения U_с-з(l) для схемы без дренажей и с двумя дренажами, значения занести в табл. 5.1.

3) Построить график зависимости U_с-з(l).

4) Проанализировать полученные результаты и сделать выводы об эффективности применения дренажей.

Таблица 5.1

Результаты измерений потенциалов «подземное сооружение – земля»

l, км	Uс-з, В
	Одностороннее питание		Двустороннее питание
	без дренажей	с одним дренажом	без дренажей	с двумя дренажами
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
39

 

5.3. Контрольные вопросы

 

1) Чем опасны блуждающие токи?

2) Что такое электрический дренаж? Каково его назначение?

3) В каких точках подземного сооружения наблюдается наибольшая коррозия?

 

Лабораторная работа 6

РАБОТА ТЯГОВОЙ СЕТИ
ПРИ РЕКУПЕРАЦИИ  ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ  ЭНЕРГИИ

 

Цель работы: исследовать влияние режима рекуперативного торможения электровоза на отдельные показатели работы системы тягового электроснабжения.