CC BY
29
UDC 621.331.3
A. BIALON (INSTYTUT KOLEJNICTWA), A. DLUZNIEWSKI (POLITECHNIKA SL^SKA), A. KAZIMIERCZAK, M. LASKOWSKI (INSTYTUT KOLEJNICTWA)
Instytut Kolejnictwa, 04-275 Warszawa, ul. Chtopickiego 50, Tel. +48 22 4731453, fax. +48 22 4731036, e-mail: [email protected]. [email protected]. [email protected], [email protected]
Politechnika Slqska, Wydziat Transportu Zespot Automatyki w Transporcie, ul. Krasinskiego 8,40-019 Katowice, tel. +48326034136 e-mail: [email protected]
GENERACJA ZABURZEN RADIOELEKTRYCZNYCH NA STYKU PANTOGRAF - PRZEWOD JEZDNY
1. Wprowadzenie
Typowym przykladem ruchomego zestyku slizgowego typu nicrozl^czncgo jest wspolpraca nakladek slizgacza z przewodem jezdnym w pantografowym odbieraku pr^du. Wzajemne wspoldzialanie stykaj^cych sig powierzchni odbywa sig przy udziale tarcia zcwngtrzncgo w wyniku istnienia sily dociskaj^cej normalnej oraz sily stycznej powoduj^cej przemieszczanie sig powierzchni wzglgdcm siebie. W tarciu bior^ udzial warstwy powierzchniowe,
podpowierzchniowe i srodowisko, w ktorym ono przebiega.
Rzeczywista stycznosc tr^cych sig elementow nie w ystgpujc na calej geometrycznej powierzchni, lecz na bardzo malych fragmentach przenosz^cych cale obci^zenie. W trakcie przemieszczania sig slizgacza wzdluz przewodu jezdnego, pod wplywem sily dociskowej, nastgpujc zgniatanie nierownosci i tworz^ sig mikro powierzchnie zestyku mechanicznego, ktore s^ rozlozone przypadkowo stanowi^c jednoczesnie elementarne zestyki elektryczne.
Stykaj^ce sig powierzchnie, tworz^ce ruchomy zestyk slizgowy charakteryzuj^ dwie wlasciwosci ze wzglgdu na pracg przepustow^ zestyku, a mianowicie: mikroporowatosc i wystgpowanic cienkich warstw.
W zestyku slizgowym jaki stanowi^ przemieszczaj^ce sig nakladki slizgacza wzdluz przewodu jezdnego wystgpujc wiele roznych powi^zanych ze sob^ zjawisk: elektrycznych, cieplnych, strukturalnych i fizykochemicznych w materiale.
Nawet przy bardzo starannym przygotowaniu powierzchni rzeczywista powierzchnia stycznosci stanowi tylko nieznaczn^ czgsc pozornej powierzchni styku, przez ktor^ przeplywa pr^d elektryczny. Zatem od jakosci pracy zestyku slizgowego zalezy migdzy innymi poziom generowanych zaburzen radioelektrycznych.
© Bialon A. itd., 2013
2. Przeplyw pr^du przez zestyk slizgowy
Pr^d elektryczny jest przewodzony przez rozlozone losowo mikropowierzchnie stycznosci, ktore tworz^ rczystancjg zestykow^ zlozon^ z rezystancji ksztaltu b^dz przcwgzcnia Rkoraz rczystancjg warstwy nalotowej Rn. Rezystancja ksztaltu spowodowana jest zaggszczcnicm strug pr^du w skutek zmniejszenia sig czynnego przekroju na stykaj^cych sig
mikropowierzchniach.. Rezystancja warstwy nalotowej wywolana jest przez obecnosc obcych warstewek na powierzchni styku. Wartosc rezystancji Rn uzalezniona jest od grubosci warstwy absorbcyjnej (przyleganie
powierzchniowe) i warstwy korozyjnej (objgtosciowcj). zawieraj^cej zwi^zki np. miedzi z gazem otaczaj^cej atmosfery. Siec jezdna oraz starsze typy slizgaczy odbierakow pr^du na postoju narazone s^ na dzialanie wielu czynnikow podwyzszaj^cych rezystancja przejscia przez zwigkszcnic grubosci warstwy nalotowej. Bardzo dobre wlasnosci smarowne wykazuje grafit, dzigki duzej adhezji do materialu podloza. Cech^ wszystkich smarow grafitowych jest zwigkszcnic rezystancji przejscia wynikaj^cej z wigkszcj rezystywnosci wggla w porownaniu z miedzi^. Dlatego obecnie eksploatowane slizgacze maj^ sproszkowan^ miedz.
Analizg pracy zestyku slizgowego najdogodniej jest przeprowadzic na dyskretnym modelu rezystancji zestykowej, ktory w ogolnym przypadku sklada sig z przestrzennej sieci rezystancji, odpowiadaj^cej skonczonej liczbie zestykow elementarnych. Schemat zastgpczy struktury dyskretnego modelu zestyku slizgowego pokazany jest na rysunku 1.
Przewód jezdny
. HM R 32 «Si ÍES Rsn
srï It TïD—£1 i jjj 1
ipil 1 H 1 Sp{ ] Rfi 1 RpS[ I M*P"
Roi £¡>2 Roi Ro«- Ros J-Idl- ■Ron
>akladka slizgacza
Rys. 1. Schemat zastçpczy dyskretnego modelu rezystancji zestykowych
gdzie:
Rsi Rsn - rezystancje elementarne día odcina przewodu jezdnego tworz^cego pozorna geometryczn^ pow icrzchniç stycznosci z nakladka slizgacza,
Rpi Rpn - rezystancje zestyków
odpowiadaj^ce skoñczonej licznie zestyków elementarnych pomiçdzy przewodem jezdnym a nakladka slizgacza,
Roí Ron - rezystancje elementarne nakladki slizgacza,
Ii ^ In - pr^dy plyn^ce przez elementarne rezystancje zestykowe, przy czym suma pr^dów wyrazona jest zaleznosci^(l):
i=\
■+In=I
(1)
W celu uproszczenia modelu ograniczono siç do zl^cza stykowego, zlozonego z jednego przewodu jezdnego i pojedynczej nakladki stykowej, opisanego w jednym wymiarze geometrycznym. Pr^d przeplywaj^cy przez zestyk slizgowy stanowi sumç wszystkich elementarnych pr^dów przeplywaj^cych przez poszczególne mikropowierzchnie stycznosci.
Spelniony jest warunek:
plyn^cego przez niektóre elementarne zestyki, wzrosnie ich temperatura, co wywola zwiçkszcnic oporu wlasciwego materialu, a tym samym zwiçkszcnic elementarnej rezystancji zestykowej, zmieniaj^c chwilowo stan rozplywu pr^dów. Jest to oczywiste w zakresie temperatur nie powoduj^cych topnienia materialu, gdyz wtedy ulega równiez zmianie promien mikropowierzchni stycznosci i rezystancja maleje.
W warunkach dynamicznej pracy styku slizgowego, jak np. podczas wspólpracy odbieraka pr^du z sieci^trakcyjn^ slizgacz wykonuje drgania w plaszczyznie pionowej i dochodzi wtedy do odrywania siç nakladek slizgacza od przewodów jezdnych.
Wraz z rozchodzeniem siç styków maleje gwaltownie sila docisku i na ostatnich stykaj^cych siç mikropowierzchniach tworz^ siç ciekle mostki kontaktuj^ce. Powstanie mostka jest uwarunkowa-ne charakterystyczn^ zmian^ spadku napiçcia na stykach, pokazan^na rysunku 2.
Pd
Rst < Rpi
oraz Rot < Rpi
t
Rys. 2. Rozklad spadku napiçcia oraz sily dynamicznej w zestyku przy rozchodzeniu siç styków
Liczba mikropowierzchni stycznosci, którym s^ przyporz^dkowane rezystancje Rp, do Rpn zalez^ od twardosci materialu i wartosci sily docisku w zestyku. Elementarne rezystancje Rp,. do Rpn mikropowierzchnie stycznosci, rozlozone losowo nie maj^ zwykle jednakowych powierzchni, uksztaltowanych pod wplywem dzialania sily. Wobec tego utworzone stykaj^ce siç mikropowierzchnie nie maj^ jednakowej rezystancji. Plyn^ce przez nie pr^dy nie bçd^mialy jednakowej wartosci, to znaczy: Ii 4- h i1 "' i1 In
Zwiçkszenie wartosci pr^du przeplywaj^cego przez caly zestyk spowoduje wzrost pr^dów przeplywaj^cych przez poszczególne rezystancje Rp, ......Rpn. Przy zbyt duzych gçstosciach pr^du.
W pocz^tkowym okresie rozchodzenia siç styków, w wyniku wzrostu gçstosci pr^du spadek napiçcia wrasta od wartosci Ui do wartosci Um , przy której material stykowy ulega stopieniu i tworzy siç plynny mostek / etap 1/. Wartosc spadku napiçcia Um día zestyków miedzianych w pierwszym etapie wynosi 0,43V.
Jezeli procès rozchodzenia siç styków nie bçdzie przerwany, to przy wartosci spadku napiçcia Ub = 0,82V temperatura mostka osi^gnie temperaturç wrzenia metalu i rozpoczyna siç etap odparowywania materialu /etap 2/. Jest to etap erozji mostkowej.
© Bialoñ A. itd., 2013
Nastgpnic napigcic na zestyku wzrasta nadal gwaltownie do wartosci Ua /etap 3/. Wystgpujc wtedy luk krotki zwany iskrzeniem, w ktorym o wartosci spadku napigcia decyduj^ jedynie zjawiska przyelektrodowe. Wartosc napigcia Ua zalezy od jonizacji par materialu stykowego i potencjalu odpowiadaj^cego pracy wyjscia elektronow z powierzchni pclni^ccj rol<? katody.
Palenie sig luku elektrycznego z wytworzon^ plazm^ nastgpujc w etapie czwartym rozchodzenia sig stykow, po przekroczeniu wartosci napigcia zaplonu luku, ktore dla stykow wykonanych z miedzi wynosi okolo 13V. Z chwil^ zaplonu luku rezystancja zestykowa jako taka przestaje istniec i obszar migdzystykowy jest reprezentowany przez napigcic luku U}. Erozja lukowa materialow styku jest uwarunkowana energi^ wydzielon^ w kanale lukowym podczas rozejscia sig stykow.
Czasy tworzenia wymienionych etapow s^ bar-dzo krotkie i wynosz^: 30 + lOOps dla etapu 1, 15 20 ills dla etapu 2 i 1 + 10ns dla etapu 3.
3. Powstawanie zaburzen radioelektrycznych w zestyku slizgowym
Powstawanie zaburzen radioelektrycznych najdogodniej jest przeanalizowac na podstawie zmodyfikowanego schematu zastgpczcgo struktury dyskretnego modelu zestyku pokazanego na rysunku 3.
Schemat zastgpczy pokazany na rysunku 3 w stosunku do schematu z rysunku 2 z punktu widzenia przebiegow wielkiej czgstotliwosci wymaga uzupelnienia. Oprocz wystgpuj^cych elementarnych rezystancji Rs. Rp, nalezy uwzglgdnic wystgpuj^cc elementarne
indukcyjnosci i pojemnosci. Indukcyjnosci elementarne s^ rzgdu nH. Pojemnosc zestyku wynosi od dziesi^tkow do setek pF w zaleznosci od rodzaju zestyku. Wartosci pojemnosci elementarnych Cpi ""Cpn zalezy od gladkosci powierzchni oraz od rodzaju i wlasnosci warstwy nalotowej.
Przewod jezday
I
I
I
■ __ _ _ __ __ __ _ _ __ __ _ _ _i
>~akladka slizgacza
Rys. 3. Schemat zast^pczy dyskretnego modelu impe-dancji zestykowych
Z mechanicznej teorii stycznosci wynika, ze wartosci indukcyjnosci jak i pojemnosci elementarnych s^ zmiennymi przypadkowymi,
nawet przy spelnieniu warunku, ze sila docisku ma wartosc stal^.
Podczas przemieszczania sig slizgacza wzdluz przewodu jezdnego pr^d plynie przez stale zmieniaj^ce sig mikropowierzchnie stycznosci. Jedne zanikaj^ a inne s^ w stadium nawi^zywania. Oznacza to, ze wartosc rezystancji przejscia dla niektorych mikropowierzchni stycznosci bgdzic d^zyc do nieskonczonosci, a innych do wartosci rezystancji ustalonej po nawi^zaniu chwilowego zestyku. Czyli jeden elementarny zestyk bgdzic w trakcie nawi^zywania, a drugi w trakcie przerywania.
W celu uproszczenia modelu przyjgto. ze stykaj^ce sig mikropowierzchnie maj^ ksztalt polkul. Na powierzchni przewodu jezdnego moze \\y stgpowac warstwa tlenkowa,
polprzewodnikowa, izolacyjna i warstewka przewodz^cego grafitu, pochodz^ca od nakladek slizgacza.
W procesie nawi^zywania stycznosci w wyniku dzialania sily dociskaj^cej normalnej nastgpujc formowanie pola mikropowierzchni stycznosci od wartosci minimalnej w chwili zctknigcia az do wartosci maksymalnej wynikaj^cej z wartosci sily docisku i twardosci materialu. Wskutek dzialania sily dociskaj^cej na powierzchniach tworz^cych mikrozestyk wyst^pi^ odksztalcenia sprgzystc i plastyczne, a zatem zgniatanie warstwy tlenkow, warstwy polprzewodnikowej i izolacyjnej.
Po zakonczeniu procesu nawi^zywania stycznosci dla danych mikropowierzchni ustala sig chwilowa rezystancja przejscia Rpmm. co umozliwia przeplyw pr^du Imax dla danego zestyku elementarnego.
Na wypadkowej rezystancji calego zestyku ustala sig pewna wartosc spadku napigcia AUk wprost proporcjonalna do wartosci sily docisku. Jezeli sila ta bgdzic duza, to wyst^pi duza liczba mikropowierzchni stycznosci i praca elementarnych zestykow bgdzic sig odbywac przy ustalonym i niemal stalym spadku napigcia AUk wymuszonym przez caly uklad.
W sytuacji odwrotnej pr^d bgdzic plyn^l przez mal^ liczbg mikropowierzchni stycznosci i niewielka zmiana parametrow wymusi zmiang wartosci AUk.
Wytworzony na rezystancji styku wypadkowy spadek napigcia AUk wywoluje powstawanie w mikroszczelinach migdzy nawi^zuj^cymi stycznosc mikropowierzchniami stycznosci pole elektryczne. Jezeli wartosc natgzcnia pola przekroczy wartosc potencjalu pracy wyjscia elektronow, to moze miec miejsce lokalne przebicie w postaci iskry elektrycznej. Moze
© Bialon A. itd., 2013
rowniez wyst^pic zjawisko frittingu, w wyniku ktorego tworzy sig mostek metaliczny lub metaliczne zctknigcic mikropowierzchni w obszarze odslonigtcgo metalu.
Nastgpna faza pracy zestyku, to rozchodzenie sig mikropowierzchni stycznosci, wzrost rezystancji przejscia, powstawanie wyladowania iskrowego, dejonizacja mikrokanalu. Rezystancja przejscia wzrasta gwaltownie do stanu rozwarcia az do kolejnego nawi^zywania stycznosci na nastgpnym mikrowystgpic.
Z przedstawionego w sposob uproszczony mechanizmu przeplywu pr^du przez elementarne rezystancje przejscia wynika, ze pojawianie sig iskry elektrycznej moze miec miejsce przy nawi^zywaniu i przerywaniu stycznosci na kazdym elementarnym zestyku.
Spadkowi napigcia AUk wymuszanemu na rezystancji zestyku towarzysz^ szybkie zmiany pr^du z wystgpowanicm iskrzenia na elementarnych rezystancjach przejscia. Pojawienie sig gwaltownych zmian pr^du z wystgpowanicm iskrzenia w obwodach RLC powoduje powstanie stanu nieustalonego w postaci drgan tlumionych. Im amplituda impulsow inicjuj^cych jest w igksza i krotszy jest czas trwania, tym szersze jest widmo generowanych sygnalow. W literaturze dotycz^cej tematyki zaburzen radioelektrycznych podawana jest nastgpuj^ca przyczyna powstawania zaburzen radioelektrycznych: „przyczyn^ generowania zaburzen radioelektrycznych w obwodach elektrycznych s^ gwaltowne zmiany pr^du z wystgpowanicm iskrzenia". Nalezy zaznaczyc, ze fakt wystgpowania iskrzenia swiadczy o przerywaniu obwodu z wystgpuj^cym zestykiem, w ktorym wyst^pilo stopienie i odparowanie materialu w zestyku przy przeplywie pr^du. Natomiast przyczyn^ generowania zaburzen jest wyl^cznie gwaltowna zmiana wartosci pr^du w tym obwodzie.
Losowy charakter rozkladu mikropowierzchni stycznosci powoduje, ze wytwarzane przez zestyk slizgowy zaburzenia radioelektryczne zaliczane s^ do quasiimpulsowych, poniewaz nakladaj^ sig na siebie ci^gi poszczegolnych oscylacji, tzn. jeszcze nie zakonczyl sig poprzedni stan nieustalony, kiedy powstaje nastgpny itp.
Zatem mozna powiedziec, ze wyeliminowanie zaburzen radioelektrycznych powstaj^cych po-dczas pracy zestyku slizgowego jest niemozliwe bez zastosowania zcwngtrznych elementow tlumi^cych. Glownym czynnikiem decyduj^cym o jakosci pracy zestyku, a tym samym o poziomie generowanych zaburzen jest sila docisku. W ruch-omym zestyku slizgowym, jakim jest styk odbiera-
ka pr^du z przewodem jezdnym decyduj^ce znaczenie ma zatem sila dynamiczna.
W rzeczywistym zestyku slizgowym, ktory sklada sig z dwoch przewodow jezdnych i slizgacza zawieraj^cego np. dwie nakladki stykowe wystgpuj^ nastgpuj^cc czynniki nie brane w rozwazaniach pod uwagg:
- tarcie mechaniczne powoduj^ce charakterystyczne efekty cieplne i mechaniczne,
- sila dynamiczna posiada wartosc zmieniaj^ca sig wzdluz drogi przelotu,
- w wyniku zmian sily dynamicznej moze dojsc do utraty stycznosci,
- siec trakcyjna wykonuje drgania pobudzone przez odbierak pr^du.
- obecnie eksploatowane nakladki stykowe slizgacza s^ wykonane z grafitu domieszkowanego migdzy innymi miedzi;}. co zwigksza rezystancji przejscia, a zatem straty elektryczne,
- stykaj^ce sig mikropowierzchnie nie maj^ ksztaltu kulistego.
Wszystkie czynniki, ktore wplywaj^ na zmniejszenie sily dynamicznej lub na jej chwilowe zmiany spowoduj^ jednoczesnie wzrost poziomu generowanych zaburzen radioelektrycznych.
Poziom zaburzen radioelektrycznych wywolany procesem komutacji stosunkowo malo zalezy od mocy przenoszonej przez dane obwody elektryczne. Znacznie w igkszc znaczenie ma sposob i rodzaj komutacji, jakosc i rodzaj elementow bior^cych w niej udzial oraz wlasnosci obwodow. Przepro-wadzone pomiary poziomu zaburzen radioelektrycznych wytwarzanych przez styk odbieraka pr^du z przewodem jezdnym w funkcji pr^du po-bieranego przez pojazd potwierdzily omawian^ zaleznosc.
4. Oddzialywanie warstwy nalotowej w zestyku slizgowym na poziom zaburzen radioelektrycznych
Wartosc rezystancji warstwy nalotowej Rn jest uzalezniona od grubosci i rodzaju warstwy ktora sklada sig z warstwy absorpcyjnej (przyleganie powierzchniowe) i warstwy korozyjnej (objgtosciowcj) zawieraj^cej zwi^zki miedzi z gazem otaczaj^cym atmosfcrg. Siec jezdna jest narazona na dzialanie wielu czynnikow podwyzszaj^cych rezystancji przejscia przez zwigkszanic grubosci warstwy korozyjnej. Pyly pochodz^ce z hut, cementowni, silowni cieplnych, zakladow chemicznych powoduje powstawanie siarczkow i wgglikow tworz^cych warstwy o duzej rezystywnosci na przewodach jezdnych.
Obecnie na PKP stosowane s^ slizgacze grafitowe, ktore s^ kompozycj^ grafitu i miedzi z
© Bialon A. itd., 2013
dodatkami. Ccch^ tych slizgaczy jest zw igkszona rezystancja przejscia wynikaj^ca ze zwigkszoncj rezystywnosci wggla w porownaniu z miedzi^.
Zbadanie przez pomiary wplywu rezystancji warstwy nalotowej na poziom zaburzeri radioelektrycznych jest przcdsigwzigcicm trudnym i pracochlonnym, poniewaz warstwy nalotowe ulggajq. scieraniu w czasie jady, a ich naturalna odbudowa wymaga kilku godzinnych przerw w eksploatacji lokomotyw.
Innym czynnikiem wymagaj^cym omowienia jest wplyw opadow atmosferycznych na poziom zaburzeri radioelektrycznych. Woda z mgly, rosy i deszczu zmniejsza tarcie zw igkszaj^c jednoczesnie rezystancje przejscia. Norma okreslaj^ca metodyk^ pomiaru zaburzeri radioelektrycznych pocho-dz^cych od taboru kolejowego zaleca jej wy-konywanie przy suchej i ustalonej pogodzie (po 24h, w czasie ktorych nie spadlo w igccj niz 0,1mm deszczu). Pomiary wplywu opadow atmosferycznych na poziom zaburzeri radioelektrycznych wykonano m ctod;} wagonow^ w pasmie od 0,15 do 3MHz oraz dla czgstotliwosci 150 MHz. W trakcie pomiarow stwierdzono nieznaczny i wynosz^cy okolo 2,5 dB wzrost pozi-omu zaburzeri spowodowany deszczem.
5. Wplyw luku elektrycznego na poziom ge-nerowanych zaburzeri radioelektrycznych
Podczas dynamicznej wspolpracy odbieraka pr^du z sicci^ trakcyjn^ wystgpuj^ przypadki utraty stycznosci nakladek stykowych z przewodem jezdnym i pr^d przeplywa przez pal^cy sig luk elektryczny.
Na temat zjawisk zwi^zanych z lukiem elektrycznym jest duzo opracowari, natomiast wytwarzanie zaburzeri radioelektrycznych wskutek pojawiania sig luku jest traktowane marginesowo. Wynika to z faktu, ze jest to zjawisko przejsciowe i wszystkie stosowane srodki zmierzaj^ do jego eliminacji.
Przyczyn^ powstawania zaburzeri
radioelektrycznych podczas zapalania sig luku s^ zjawiska zachodz^ce w plazmie. W zakresie czgstotliwosci. dla ktorych wykonuje sig pomiary mozna pomin^c oddzialywanie ujemnej charakterystyki rezystancji luku na obwody RLC. Wytworzone w wyniku odtlumiania obwodow LC drgania elektryczne siggaj^ niezbyt wysokich czgstotliwosci / kilkadziesi^t kHz /.
Ze wzglgdu na niebezpieczeristwo uszkodzenia sieci trakcyjnej nie przeprowadzono badari zaburzeri radioelektrycznych podczas palenia sig luku. Ograniczono sig do pomiaru zaburzeri podczas zapalania sig luku w momencie
© Bialori A. itd., 2013
opuszczania odbieraka przy niewielkim poborze pr^du i prgdkosci 60km/h.
Uzyskana w ten sposób charakterystyka natgzcnia pola zaburzeri radioelektrycznych w funkcji czgstotliwosci przebiega srednio 15dB powyzej wartosci przccigtncj dla danego typu pojazdu.
Podsumowuj^c mozna stwierdzic, ze w warunkach eksploatacji, w miejscach gdzie moze miec miejsce oderwanie si^ slizgacza od przewodu jezdnego (zle wyregulowane rozjazdy sieciowe, oblodzenie przewodów jezdnych) nalezy sig wtedy liczyc ze znacznym wzrostem poziomu zaburzeri radioelektrycznych.
Podczas inicjacji luku elektrycznego mog^ wyst^pic krótkotrwale przerwy w przeplywie pr^du elektrycznego z sieci trakcyjnej do pojazdu. Kazdorazowe krótkotrwale pol^czenie lub przery-wanie obwodu powoduje wyzwolenie energii zgromadzonej w polu elektrycznym i magnety-cznym w elementach L i C obwodu. Powstaje wtedy stan nieustalony w obwodzie elektrycznym o charakterze oscylacyjnym lub periodycznym. O parametrach generowanych przebiegów decyduj^ elementy obwodu (RLC). Przebiegowi os-cylacyjnemu i periodycznemu towarzysz^ znaczne amplitudy napigcia. zwane przcpigciami. Amplitu-da przcpigc generowana podczas przerywania obwodu z indukcyjnosci^ okreslona jest wzorem (2):
Um=Io^ (2)
Amplituda napigcia na zestykach moze wzrosn^c nawet kilkadziesi^t razy w stosunku do wartosci sily elektromotorycznej obwodu. Wartosc amplitudy powstaj^cego przcpigcia zalezy przede wszystkim od wartosci pr^du w obwodzie i wartosci indukcyjnosci w przerywanym obwodzie. Zgromadzona w indukcyjnosci przerywanego obwodu energia rozladowuje sig w formie oscylacji gasn^cych.
REFERENCES
1. Milkowska M., Zestyki elektryczne w telekomunikacji, WNT, Warszawa, 1970.
2. Charoy, Zakiócenia w urzqdzeniach elektronicznych. Zasady i porady instalacyjne, Tom I. Zródia, sprzqzenia, skutki, WNT, Warszawa, 1999.
3. Ruszel P., Póiprzewodnikowe przyrzqdy przeiqczajqce zródiem szerokopasmowych zakióceñ elektromagnetycznych, Pomiary, Automatyka i Kontrola, Nr 2, 1997.
4. Ochocki B., B. Szydlowski, Technika przekaznikowa - podstawowe informacje techniczne. Cz^sc III, Napt>dy i Sterowanie, Relpol, Nr 12, str. 3031,2009.
5. Wyderka S., Ograniczanie przepiqc Odebrane do publikacji 05.04.2013.
iqczeniowych w ukiadach sterowania zawierajqcych
elementy indukcyjne, /t'/ck tro. Info. Nr 5, 2007.
Prof. V. I. Gavriluk, D. Sc. (Ph&Math) recommended this article to be published.
Typowym przyktadem ruchomego zestyku slizgowego typu nieroztqcznego jest wspótpraca naktadek slizgacza z przewodem jezdnym w pantografowym odbieraku prqdu. Wzajemne wspótdziatanie stykajqcych si§ powierzchni odbywa si§ przy udziale tarcia zewn^trznego w wyniku istnienia sity dociskajqcej normalnej oraz sity stycznej powodujqcej przemieszczanie si§ powierzchni wzgl^dem siebie.
Poziom zaburzen radioelektrycznych wywotany procesem komutacji stosunkowo mato zalezy od mocy przenoszonej przez dañe obwody elektryczne. Znacznie wi^ksze znaczenie ma sposób i rodzaj komutacji, jakosc i rodzaj elementów biorqcych w niej udziat oraz wtasnosci obwodów. Przeprowadzone pomiary poziomu zaburzen radioelektrycznych wytwarzanych przez styk odbieraka prqdu z przewodem jezdnym w funkcji prqdu po-bieranego przez pojazd potwierdzity omawian^ zaleznosc.
Podczas dynamicznej wspótpracy odbieraka prqdu z sieci^ trakcyjna wyst^puj^ przypadki utraty stycznosci naktadek stykowych z przewodem jezdnym i prqd przeptywa przez palqcy si§ tuk elektryczny.
Na temat zjawisk zwiqzanych z tukiem elektrycznym jest duzo opracowan, natomiast wytwarzanie zaburzen radioelektrycznych wskutek pojawiania si§ tuku jest traktowane marginesowo. Wynika to z faktu, ze jest to zjawisko przejsciowe i wszystkie stosowane srodki zmierzaj^do jego eliminacji.
Artykut opisuje problemy zwiqzane z generacj^ zaburzen radioelektrycznych na styku odbierak prqdu trakcyjnego (pantograf) - siec trakcyjna. Omówiono gtówne warunki powstawania tego typu zaburzen, jak równiez podstawowe czynniki majqce wptyw na poziom tych zaburzen. Opisano wptyw warstw nalotowych i tuku elektrycznego na poziom zaburzen radioelektrycznych. Przytoczono dañe z badan przeprowadzonych w warunkach rzeczywistych.
Stowa kluczowe: zaburzenia radioelektryczne, siec trakcyjna, odbierak pr^du, pojazdy trakcyjne.
УДК 621.331.3
А. БЯЛОНЬ (1НСТИТУТ ЗАЛ1ЭНИЧНОГО ТРАНСПОРТУ), А. ДЛУЖНЕВСЬКИЙ (С1ЛЕЗЫСА ПОЛ1ТЕХН1КА),
А. КАЗИМГРЧАК, M. ЛАСКОВСЬКИЙ (1НСТИТУТ ЗАЛВНИЧНОГО ТРАНСПОРТУ)
1нститут зал1зничного транспорту, 04-275 Варшава, вул. Хлопщкого 50, тел.: +48 22 4731453, факс: +48 22 4731036, ел. пошта: [email protected]. [email protected]. [email protected], [email protected]
Сшезька Пол1техшка, Кафедра транспорту, Сектор автоматики на транспорт^ вул. Красшського 8, 40-019 Катовще, тел.: +48326034136, ел. пошта: [email protected]
ГЕНЕРАЦ1Я РАДЮЗАВАД НА СТИКУ ПАНТОГРАФ -КОНТАКТНИЙ ПРОВ1Д
Типовим прикладом рухомого контакту е контакт контактного провода з пантографом при pyci рухомо-го складу. Взаемодт контактуючих поверхонь опосередкована через тертя ¡снуванням зовшшнього зу-силля затиску нормально! i тангенц1альноТ сили, що викликае рух поверхонь вщносно один одного.
PieeHb радюперешкод, що викликаш процесом комутаци портняно слабко залежить вщ потужносп, що передана вщ електричних схем. Набагато важлившим е cnoc¡6 i тип комутаци, яюсть i тип компонент^, що беруть участь у ньому i властивостей схем. Вимфювання ртня характеристик радюзавад рухомого контакту пантографа з контактним проводом в функци струму в залежносп вщ типу рухомого складу тдтвердив вказаш залежносп.
ГНдчас динамнноТ взаемоди пантографа з тяговою мережею бувають випадки втрати контакту пластин струмоприймача з контактним проводом i струм проткае через електричну дугу.
Багато дослщжень було проведено на тему виникнення радюперешкод через появу дуги. Багато авто-piB вважае вплив дуги на появу радюперешкод незначним. Це пов'язано з тим, що виникнення дуги - це тимчасове явище, i bcí заходи, спрямоваш на Tí усунення.
Ця стаття описуе проблеми, пов'язаш з генерацию радюперешкод на стику пластин струмоприймача (пантографа) та контактно! мережк Обговорюються основы умови виникнення цього типу перешкод, а та-кож ochobhí чинники, що впливають на 'íx ртень. Автори статп описують вплив електричноТ дуги, наплав-лень на pieeHb радюперешкод. Наведет результата дослщжень, що виконаш в реальних умовах.
Ключов1 слова: завади радюелектричш, тягова мережа, струмоприймач, електричний рухомий склад.
Статтю рекомендовано до друку д.ф-м.н., профссором И. I. Гаврилюком
©BialoñA. itd., 2013 ISSN 9516-5456 Електрифтащя транспорту, № 5.
УДК 621.331.3
А. БЯЛОНЬ (ИНСТИТУТ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА),
А. ДЛУЖНЕВСКИЙ (СИЛЕЗСКАЯ ПОЛИТЕХНИКА),
А. КАЗИМИРЧАК, М. ЛАСКОВСКИЙ (ИНСТИТУТ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО
ТРАНСПОРТА)
Институт железнодорожного транспорта, 04-275 Варшава, ул. Хлопицкого 50, тел.: +48 22 4731453, факс: +48 22 4731036, e-mail: [email protected]. [email protected]. [email protected], [email protected]
Силезская Политехника, Кафедра транспорта, Сектор автоматики на транспорте, ул. Красинского 8, 40-019 Катовице, тел.: +48326034136, эл.почта: [email protected]
ГЕНЕРАЦИЯ РАДИОПОМЕХ НА СТЫКЕ ПАНТОГРАФ -КОНТАКТНЫЙ ПРОВОД
Типичным примером подвижного контакта является контакт контактного провода с пантографом при движении подвижного состава. Взаимодействие контактирующих поверхностей опосредованного через трение существованием внешнего усилия нормальной и тангенциальной силы, вызывающей движение поверхностей относительно друг друга.
Уровень радиопомех, вызванных процессом коммутации сравнительно слабо зависит от мощности, переданной от электрических схем. Гораздо существенным является способ и тип коммутации, качество и тип компонентов, участвующих в нем и свойства схем. Измерения уровней радиопомех подвижного контакта пантографа с контактным проводом в функции тока на разных типах подвижного состава подтвердил указанные зависимости.
При динамическом взаимодействии пантографа с тяговой сетью бывают случаи потери контакта пластин токоприемника с контактным проводом и ток протекает через электрическую дугу.
Много исследований было проведено на тему возникновения радиопомех из-за появления дуги. Многие авторы считают влияние дуги на появление радиопомех незначительным. Это связано с тем, что возникновение дуги - это временное явление, и все мероприятия, направленны её на устранение.
Эта статья описывает проблемы, связанные с генерацией радиопомех на стыке пластин токоприемника (пантографа) и контактной сети. Обсуждаются основные условия возникновения этого типа помех, а также основные факторы, влияющие на их уровень. Авторы статьи описывают влияние дуги электрической, наплавок на уровень радиопомех. Приведены результаты исследований, выполненных в реальных условиях.
Ключевые слова: радиопомехи, тяговая сеть, токоприёмник, электроподвижной состав.
Статью рекомендовано к печати д.ф-м.н, профессором В. И. Гаврилюком
©BialonA. itd., 2013 ISSN 9516-5456 Електрифтащя транспорту, № 5.
