CC BY
47
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Журнал «Станки и инструмент», 1983, № 7 - С. 15-16.
13. Расчет и оптимизация нагрузочных характеристик шпиндельных узлов с гидростатическими подшипниками / Журнал «Станки и инструмент», 1987, № 3 - С. 13-14.
14. Пикалов Я.Ю., Демин В.Г., Шатохин С.Н. Многопараметрическая оптимизация нагрузочных и энергетических характеристик шпиндельного узла с адаптивными гидростатическими опорами
/ Вестник Ассоциации выпускников КГТУ, №10. Красноярск: Изд-во КГТУ, 2004 - С. 177-183.
15. Зайцев В.П., Шатохин С.Н., Ярошенко С.А. Исследование и расчет адаптивных гидростатических подшипников-преобразователей / В кн. «Опоры скольжения с внешним источником давления смазки (гидростатические, аэростатические) // Под ред. С.Н. Шатохина. Красноярск: Изд-во КГТУ. 1977 - С. 57-70.
Крюков А.В., Закарюкин В.П., Кобычев Д.С. УДК 621.311:621.331
МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВЛИЯНИЙ КОНТАКТНОЙ СЕТИ НА СМЕЖНЫЕ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ С УЧЕТОМ ВЫСШИХ ГАРМОНИК
Введение. Линии электропередачи напряжением 6-10-35 кВ, проходящие вдоль трасс железных дорог переменного тока, подвержены электрическому и магнитному влияниям контактной сети (КС) [1]. За счет этого возможно появление опасных напряжений на отключенных ЛЭП даже при значительной их удаленности (100 м и более) от КС. Так как наводимое напряжение магнитного влияния пропорционально частоте влияющего тока, возможно существенное возрастание уровня наведенных напряжений на отключенных линиях 6-10-35 кВ из-за наличия в КС высших гармоник (ВГ).
Предварительная оценка этого фактора может быть сделана следующим образом. Напряжение магнитного влияния от гармоники v с частотой v а> = 2п/ v определяется законом электромагнитной индукции с учетом экранирующего действия рельсов [1]:
и у = vaMIv 15 ,
где V - ток контактной сети на гармонике v,
М у = 10 -
1п
1 +
6 ■ 10
5 \
а а/к
Гн/км -
взаимная
ной сети, рассчитанная для частоты гармоники с номером v , а - ширина сближения, м, а - удельная проводимость земли, См/м, £ - длина смежного провода, км, 5 - коэффициент экранирования
рельсами, в первом приближении равный 0.5.
Если аппроксимировать тяговый ток прямоугольными импульсами с амплитудой 1т, то для тока нечетной гармоники с номером V можно записать [1] следующее соотношение:
т = 4т
1 V .
vп
Эффективное значение напряжения, наводимое высшими гармониками, при этом равно
и =
V=3 п V V=3
Е м 2
индуктивность 1 км смежного провода и контакт-
Суммирование проводится только по нечетным гармоникам, а величина п не превосходит 21 из-за необходимости учета на более высоких частотах эффектов распределенности параметров. Из анализа приведенной формулы можно сделать вывод о том, что напряжение и Эф) сопоставимо с напряжением, наводимым током основной частоты.
4
СИСТЕМНЫМ АНАЛИЗ И ЕГО ПРИЛОЖЕНИЯ
©
Экранирующий провод
Усиливающий провод
Несущие тросы Экранирующий
провод
Контактные провода
\
I
Усиливающий провод
Рис. 1. Поперечное сечение КС и ЛЭП
Методика моделирования. Уточненный анализ влияния КС на уровень наведенных напряжений в смежных линиях можно провести с использованием разработанного в ИрГУПСе программного комплекса Ра20поМ-Качество [2, 3]. Комплекс позволяет проводить имитационное моделирование режимов систем тягового электроснабжения переменного тока с одновременным расчетом высших гармоник, генерируемых выпрямительными электровозами и другими источниками несинусоидальности. Рассчитываемая электрическая система может включать в свой состав воздушные линии и контактные сети различной конфигурации, однофазные и многофазные трансформаторы с любым приемлемым на практике соединением обмоток, источники тока и ЭДС, балансирующие узлы, нагрузки в узлах сети и между ними. Токи гармоник электровоза [4] при эффективном токе 150 А являются исходными данными при расчетах, которые проводятся с использованием визуальных компонент из набора элементов.
Результаты определения наведенных напряжений в зависимости от ширины сближения и времени моделирования представлены на рис. 2..7. Из рис. 2 видно, что за счет высших гармоник может наводиться напряжение, опасное даже при значительной ширине сближения порядка 300 м. При наличии ЭП максимальные значения и Эф) снижаются на 35..42 % . Усиливающий провод (УП) не оказывает существенного влияния на максимальные и средние значения и Эф), однако изменяет степень искажения синусоидальности (рис. 3, 4) и динамику изменения и ЭВ) во времени (рис. 5..7).
Характер изменения коэффициента искажения синусоидальности ки с ростом ширины
Результаты моделирования. Моделирование осуществлялось применительно к двухпутному участку железной дороги длиной 25 км с протяженными подъемами до 15%о для четного направления, электрифицированному на напряжении 1х25 кВ. Расстояние от отключенной и незазем-ленной линии электропередачи такой же длины, подверженной влиянию, принималось равным 20, 50, 100, 200 и 300 м. Удельная проводимость земли задавалась равной 0.001 См/м. Поперечное сечение КС и ЛЭП показано на рис. 1. Рассматривалось движение четырех поездов массой 6000 тонн в четном и четырех массой 4000 т в нечетном направлениях с интервалами 11 мин.
При моделировании рассматривались три способа выполнения КС:
1) цепная подвеска с контактным проводом и несущим тросом (ЦП);
2) контактная сеть с экранирующим проводом (ЭП);
3) контактная сеть с экранирующим и усиливающим проводами (ЭУП).
сближения зависит от конструктивных особенностей КС. При отсутствии экранирующего и усиливающего проводов наведенное напряжение, вызванное токами основной частоты, уменьшается быстрее, чем аналогичный параметр, обусловленный токами ВГ [5]. Это приводит к возрастанию коэффициента несинусоидальности (рис. 3, 4). При наличии экранирующего и усиливающего проводов зависимость напряжения высших гармоник от ширины сближения иВ ) = /(а) приобретает более сложный характер с наличием явно выраженных экстремумов для максимальных значений (рис. 3).
Изменение наведенных напряжений во времени при различных расстояниях до отключенной ЛЭП показано на рис. 5..7. Из этих рисунков
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
250
2D та 120 170
Рис. 2. Суммарное напряжение, наведенное токами 3..11 гармоник
220 27D
Ширина сближения, ы
1200
1000
800
600
400
200
ЦП с ЭП
/
/ п ЦП с Э^ /п
Ширина сближ M
20 70 120 170 220 270
Рис. 3. Максимальные значения коэффициента искажения синусоидальности
кп,% тттт
------
к --— \
ЦП с ЭП
Г Ц11 /
// / /
ширина сближения, м 1
20 70 120 170 220 270
Рис. 4. Средние значения коэффициента искажения синусоидальности наведенного напряжения
видно, что наличие ЭУП изменяет характер вре- более чем 30 минут превышает уровень 100 В. На-менных зависимостей UЭф ^ = ) . При отсутст- личие ЭУП снижает максимальные уровни U Эф) вии ЭП и УП и значительной ширине сближения до 60..70 В. 300 м величина наведенного напряжения от ВГ
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ И ЕГО ПРИЛОЖЕНИЯ
©
Возмо можность наведения
пряжений величинами до 180 В за счет токов ВГ необходимо учитывать при разработке щих материалов по обеспечению безопасности работ на отключенных ЛЭП, находящихся в зоне электромагнитного влияния контактной сети железных дорог переменного тока. При значительной ширине сближения (100 м и более) и наличии, на-
пример, лесного массива, железная дорога может находиться вне зоны прямой видимости и возможно принятие ошибочных решений, связанных с недостаточным объемом работ по обеспечению безопасности.
Заключение. Из анализа полученных результатов можно сделать следующие выводы.
Рис. 5. Динамика изменения наведенных напряжений при ширине сближения 20 м
Рис. 6. Динамика изменения наведенных напряжений при ширине сближения 100 м
Рис. 7. Динамика изменения наведенных напряжений при ширине сближения 300 м
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
1. При расположении отключенной ЛЭП на 2. расстоянии 100 м и более от контактной сети наведенное напряжение, вызванное высшими гармониками, может достигать опасных значений величинами до 180 В. Этот фактор необходимо учиты- 3. вать при разработке руководящих материалов по обеспечению безопасности работ на отключенных ЛЭП, находящихся в зоне электромагнитного влияния контактной сети железных дорог переменного тока. Опасное напряжение, обусловленное влиянием высших гармоник, может наводиться при значительной удаленности отключенной ЛЭП, достигающей 300 и более метров. 4.
2. Наведенное напряжение в смежной линии электропередачи имеет резко несинусоидальный характер, коэффициент несинусоидальности может достигать сотен процентов. 5.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Бадер М.П. Электромагнитная совместимость [Текст]: Учебник для вузов железнодорожного транспорта / М.П. Бадер. - М.: УМК МПС, 2002. - 638 с.
Закарюкин, В.П. Сложнонесимметричные режимы электрических систем [Текст]: монография / В.П. Закарюкин, А.В. Крюков. - Иркутск: Иркут. ун-т. - 2005. - 273 с. Свидет. об офиц. регистр. программы для ЭВМ №2007612771 (РФ) «^оиоМ-Качество - Расчеты показателей качества электроэнергии в системах электроснабжения в фазных координатах с учетом движения поездов» / Закарюкин В.П., Крюков А.В. - Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. - Зарегистр. 28.06.2007. Правила защиты устройств проводной связи и проводного вещания от влияния тяговой сети электрифицированных железных дорог переменного тока. - М.: Транспорт, 1989. - 134 с. Крюков, А.В. Моделирование электромагнитных влияний контактной сети железных дорог на смежные линии электропередачи [Текст] / А.В. Крюков, В.П. Закарюкин, Д.С. Кобычев // Электротехнические комплексы и системы управления. - № 1. - 2009. - С. 2-7.
Огар П.М., Тарасов В. А., Турченко А.В.
УДК 621.646:621.891
ГЕРМЕТИЗИРУЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ ТЯЖЕЛОНАГРУЖЕННЫХ УПЛОТНИТЕЛЬНЫХ СТЫКОВ
При обеспечении герметичности уплотни-тельных соединений используются методы увеличения их гидравлического сопротивления (методы герметизаций) за счет: прецизионной обработки контактирующих поверхностей с целью уменьшения высотных параметров макро- и микронеровностей, увеличения деформации неровностей путем нагружения контакта сжимающими напряжениями или применения эластичных либо пластичных материалов. Практический интерес представляет второй случай, для которого характерна высокая плотность пятен контакта отдельных неровностей и на контактные характеристики в значительной мере оказывает взаимное влияние неровностей. При контактировании шероховатых поверхностей в стыке образуется множество пересе-
кающихся микроканалов, число которых уменьшается при нагружении контакта сжимающими напряжениями из-за слияния отдельных пятен контакта.
Погонный массовый расход жидкости (расход на единицу длины по периметру уплотнения пdу) через уплотнительный стык при равномерном распределении контактных напряжений по ширине зоны контакта l определяется выражением [1]
Gl = ^ ■ Cf,
Rз р p
где Ог = ^ А , Rmax - максимальная высота 1ц,
неровностей р, ц плотность и вязкость среды,
