Устройство для снижения электромагнитных влияний электрических железных дорог на линии проводной связи
Владельцы патента RU 2251495:
Федеральное государственное унитарное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта Министерства путей сообщения Российской Федерации (RU)
Изобретение относится к технике защиты проводных линий связи, расположенных вблизи электрифицированных на переменном токе железных дорог. Устройство подключается не к замкнутому на землю экранирующему проводу, который компенсирует магнитную составляющую электромагнитного поля контактной сети, а непосредственно к линии связи через существующие дифференциальные трансформаторы и создает режим обрыва от земли с обеих сторон. Линия связи, не связанная с землей, находится под воздействием электрической (емкостной) составляющей электромагнитного поля. Устройство переводит линию связи из режима наведенной магнитной составляющей в режим наведенной электрической составляющей и снижает ее величину путем подачи в линию связи компенсирующего напряжения, равного наведенному, но смещенного на 180 эл. градусов. Устройство содержит регулятор фазы, регулируемый источник, датчик напряжения, реагирующий на изменение амплитуды и фазы напряжения влияющей контактной сети, и блок регулятора внутреннего сопротивления источника. Изобретение обеспечивает повышенную защищенность линии связи от опасных и мешающих влияний контактной сети при снижении аппаратурных затрат. 1 ил.
Устройство относится к проводным линиям связи, расположенным вблизи электрифицированных на переменном токе железных дорог.
Контактная сеть представляет собой однопроводную линию с возвратом тока через землю (рельс), создающую интенсивное электромагнитное поле, которое влияет на пространство, окружающее железную дорогу. В зоне этого электромагнитного влияния находятся проводные линии связи. Для защиты каналов связи от наведенных напряжений, в основном, применяются включенные по концам линии дифференциальные трансформаторы с заземленной средней точкой. Однако эти и многие другие меры не достаточно защищают каналы связи от опасных и мешающих влияний контактной сети. При соединении линии связи к земле возникают опасные и мешающие влияния от тока контактной сети. Во всех существующих устройствах связь с землей применяется для снижения электрической (емкостной) составляющей электромагнитного влияния. Она имеет более значительный уровень наведенного напряжения в линии связи, чем магнитная. Магнитная составляющая зависит от тока контактной сети и индуктивной связи между контактной сетью и линией связи.
Известно устройство для снижения электромагнитных влияний электрических железных дорог на каналы проводной связи (Авт. св-во №1400922 от 12.12.1988 г., Бюл. №35 от 23.09.1991 г.). Оно представляет собой комплекс, состоящий из датчика тягового тока; узла обработки сигнала (состоящего из селектора тягового тока); фазоздвигающего блока; блока регуляторов сдвига фазы; блока масштабных усилителей; смесителя; селектора тягового тока и источника тока, подающего сигнал в противофазе тяговому току в защитный экранирующий провод. Общим является источник подачи энергии и блок сдвига фазы.
Известно также устройство для снижения электромагнитного влияния электрических железных дорог на каналы проводной связи (Авт. св-во №1289712 от 29.07.1985 г., Бюл. №21 от 07.06.1988 г.), содержащее источник подачи энергии и блок сдвига фазы, являющиеся общими элементами для аналога и заявленного устройства.
Наиболее близким по сущности к предлагаемому устройству является устройство (Авт. св-во №1400922 от 12.12.1988 г., Бюл. №35 от 23.09.1991 г.). В этом устройстве получаемый сигнал тягового тока разлагается на гармонический состав, сдвигается по фазе на 180° эл., усиливается до необходимого уровня, складывается по гармоникам и через источник подается в защитный провод.
В этом устройстве-прототипе используется компенсация тягового тока, имеющего широкий мешающий спектр гармонического состава (до 61 гармоники). В настоящее время применение электровозов с тиристорным управлением еще в несколько раз увеличивает ширину мешающего спектра и, как следствие, устройство-прототип не может обеспечить компенсацию во всем мешающем спектре. Выделение гармоник высших порядков из-за постоянно сужающейся полосы выборки становится не возможным и не реализуется аппаратурным путем.
В заявленном устройстве поставленная задача достигается тем, что устройство подключается не к замкнутому на землю экранирующему проводу, который компенсирует магнитную (случайную) составляющую (как в прототипе), а непосредственно к линии связи через существующие дифференциальные трансформаторы и создает режим обрыва от земли с обеих сторон. Изобретением решается задача повышения защищенности линий связи от опасных и мешающих влияний контактной сети при снижении аппаратурных затрат.
Указанная задача достигается тем, что устройство, содержащее регулируемый источник и регулятор фазы, согласно изобретению, подключено на одном из концов линии связи между землей и средней точкой дифференциального трансформатора. С помощью введенного регулятора внутреннего индуктивного сопротивления источника линия связи переводится из замкнутой по концам на землю (средние точки дифференциальных трансформаторов соединены с землей) в изолированную от земли. Кроме того, вместо датчика тока вводится датчик напряжения, связанный с напряжением контактной сети и подающий сигнал на регулятор фазы.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, на котором приведена структурная схема устройства для снижения электромагнитных влияний электрических железных дорог на линии проводной связи, где 1 - контактная сеть; 2 - линия связи; 3 - дифференциальные трансформаторы; 4 - регулируемый источник; 5 - регулятор внутреннего индуктивного сопротивления источника; 6 - регулятор фазы; 7 - датчик напряжения; 8 - естественные емкости проводов линии связи относительно земли.
Устройство состоит из датчика напряжения 7, связанного с изменением фазы и амплитуды в контактной сети 1, выдающего сигнал для получения сдвига фазы в блоке 6 и получения необходимой амплитуды компенсации в блоке 4, внутреннее сопротивление которого регулируется блоком 5 в зависимости от емкостей 8, и далее через дифференциальный трансформатор 3 в линию связи 2, на которую влияет контактная сеть 1.
Устройство работает следующим образом: датчиком 7 создается управляющий сигнал, представляющий собой все линейные и фазные напряжения, связанные с амплитудными и фазными изменениями напряжений питания контактной сети 1. Из этого сигнала регулятором фазы 6 обеспечивается смещение фазового угла напряжения на 180° эл. по отношению к наведенному напряжению в линии связи 2. Затем сигнал усиливается по амплитуде в регулируемом источнике 4. Источник 4 создает величину амплитуды напряжения компенсации, равной амплитуде наведенного напряжения в линии связи. Кроме того, регулируемый источник 4 регулируется по величине внутреннего индуктивного сопротивления блоком 5 для создания с естественной емкостью линии 8 резонанса, при котором полное сопротивление относительно земли будет равно бесконечности. Это является обрывом цепи по отношению к земле. Далее полученное напряжение через дифференциальный трансформатор 3 компенсирует величину наведенного напряжения контактной сети в линии связи 2.
Датчик 7 представляет собой трансформатор с линейными и фазными напряжениями, получающими питание от того же источника, что и контактная сеть. Регулятор фазы 6 выполнен по автотрансформаторной схеме. Регулируемый источник 4 представляет собой трансформатор с регулируемым коэффициентом трансформации. Регулятор внутреннего индуктивного сопротивления источника 5 представляет собой разделительный трансформатор с регулировкой величины выходного сопротивления и коэффициента трансформации.
Предлагаемое устройство, в сравнении с прототипом, обеспечивает снижение влияния контактной сети на линии связи в не зависимости от тягового тока, его формы и величины.
Реализация изобретения возможна в настоящее время на основе применения типового оборудования и блоков.
Устройство для снижения электромагнитных влияний электрических железных дорог на линии проводной связи, содержащее регулятор фазы и регулируемый источник, отличающееся тем, что в него введены датчик напряжения, реагирующий на изменение амплитуды и фазы напряжения влияющей контактной сети, и блок регулятора внутреннего сопротивления источника, при этом выход датчика напряжения соединен с регулятором фазы, регулируемый источник подключен между землей и средней точкой дифференциального трансформатора на одном из концов линии, второй конец которой отсоединен от земли, а блок регулятора внутреннего сопротивления источника включен между регулятором фазы и регулируемым источником с возможностью перевода линии связи в изолированную от земли за счет параллельного резонанса, обеспечиваемого внутренним индуктивным сопротивлением регулируемого источника и естественной емкостью линии.
