Способ определения токов в рельсовой линии Советский патент 1992 года по МПК B61L25/06 

Изобретение относится к технике электрических измерений, а именно к способам измерения токов , протекающих в электрических рельсовых цепях железнодорожных участков электрифицированных переменным током: тягового тока, его асимметрии в рельсах и сигнального тока.

Известны способы измерения величины и асимметрии тягового тока, заключающиеся в том, чтотокоизмерительными клещами измеряют поочередно токи в перемычках, идущих от дроссель-трансформатора к рельсам, после чего сложением измерительных величин определяют полную величину тягового тока в рельсах, а их вычитанием - асимметрию тягового тока.

Недостатками этого способа являются низкая точность измерений и ограниченность его функциональных возможностей. Он не пригоден для измерения тока автоматической локомотивной сигнализации (АЛС), протекающего в тех же проводниках одновременно с тяговым током, а погрешность измерения тягового тока равна удвоенному значению величины тока АЛС.

Для измерения тока автоматической локомотивной сигнализации используют способ, заключающийся в том, что к выводам вторичной обмотки дроссель-трансформа- тора подключают измерительный прибор и считывают его показания.

Недостатком этого способа является то, что измеряемый прибором ток представляет собой сумму двух величин: тока АЛС и асимметрии тягового тока Величина асимметрии тягового тока в данном способе не

VI

4 XI CJ О СО

измеряется и вносит в результаты измерений неконтролируемую погрешность, которая не может быть оценена даже приближенно.

Известен также способ измерения тока автоматической локомотивной сигнализации, заключающийся в том, что в магнитном поле проводников с током размещают приемные катушки, в которых под действием переменного магнитного поля наводится ЭДС, соединяют приемные катушки с измерительным прибором и считывают его показания Приемные катушки соединяют с измерительным прибором через фильтр выпрямитель и усилитель.

Так как фильтр не способен обеспечить полное подавление ЭДС. создаваемой в приемных катушках тяговым током, то этот способ не обеспечивает высокой точности измерений. Указанный способ реализован при измерении тока АЛС с локомотива. Нахождение измерительного прибора на локомотиве исключает возможность использования результатов измерений для точной регулировки рельсовой цепи, так как за время, необходимое для доставки результатов, измерений к регулировщику, составляющее от нескольких часов до нескольких суток, сопротивление балласта, а с ним и величина тока АЛС в рельсовой цепи может измениться. Кроме того, отсутствие возможности контроля величины регулируемого тока АЛС не позволяет осуществить точную регулировку рельсовой цепи. Недостатком рассмотренного способа измерения является также его функциональная ограниченность, не позволяющая одним и тем же способом измерять ток автоматической локомотивной сигнализации, тяговый ток и асимметрию тягового тока в одних и тех же проводниках. Отсутствие единого способа для производства указанных измерений вызывает необходимость использования различных способов и различной аппаратуры для их реализации, вследствие чего возрастает стоимость измерений и увеличивается время, необходимое для их выполнения.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, для реализации которого ис- пользуется устройство для проверки локомотивной сигнализации, содержащем блок кодирования, подключенный через переключатель изменения направления тока к шлейфу, индуктивно связанный с ним приемник, симметрирующий трансформатор с переключателями в цепях первичной и вторичной обмоток, подключенным первичной обмоткой к приемным элементам, а вторичной - к измерительному прибору.

Основной недостаток известного способа - низкая точность измерений

Цель изобретения - повышение точности

Указанная цель достигается тем, что согласно способу формируют встречно направленные измерительные токи, пропорциональные токам, протекающим в рельсах, посредством образования электро0 магнитной связи, суммируют измерительные токи, изменяют электромагнитную связь и непрерывно определяют величину суммарного тока, фиксируют ее минимальное значение и по нему судят о величине

5 тока автоматической локомотивной сигнализации, затем фиксируют максимальное значение суммарного тока, сравнивают его с минимальным и по рассогласованию судят о величине тока асимметрии, затем форми0 руют согласно направленным измерительные токи, суммируют их, непрерывно изменяют электромагнитную связь и фиксируют минимальную величину суммарного тока, по которой судят о величине тягового

5 тока в рельсах

На фиг.1 показана принципиальная схема устройства для проведения измерений предлагаемым способом, на фиг 2 - принцип соединения приемных катушек с изме0 рительным прибором при измерении тока автоматической локомотивной сигнализации и величины асимметрии тягового тока, на фиг.З - принцип соединения приемных катушек с измерительным прибором при из5 мерении величины тягового тока, на фиг 4 - расположение приемных катушек при проведении измерений предлагаемым способом

Приемные катушки 1 и 2 включены после0 довательно и соединены с измерительным прибором 3. При необходимости прибор 3 может быть снабжен усилителем для повышения его чувствительности С помощью пере- ключателя 4 катушки включаются

5 встречно-последовательно (для измерения тока автоматической локомотивной сигнализации и измерения асимметрии тяговрго тока) или согласно-последовательно (для измерения величины тягового тока). Катушки 1 и 2 размещены

0 на ферромагнитных сердечниках 5 и 6 закрепленных на изоляционной линейке 7 При производстве измерений линейку 7 устанавливают на шины дроссель-трансформатора 8 и 9 и передвигают ее поперек шин в направ5 лениях, указанных стрелками 10 и 11 На шину 12 дроссель-трансформатора выведена средняя точка его первичной обмотки, переключатель имеет контакты 13-21 При измерении катушки передвигают таким образом, чтобы прямая линия 2 проведенная через

середину отрезка прямой линии 23, соединяющего центры 24 и 25 ферромагнитных сердечников 5 и 6 катушек 1 и 2, и перпендикулярная плоскости, в которой расположен, участок проводников, на котором проводят измерения, всегда находилась между продольными осями 26 и 27 проводников 8 и 9, по которым протекает ток автоматической локомотивной сигнализации.

Для измерения тока автоматической локомотивной сигнализации и величины асимметрии тягового тока переключатель 4 устанавливают в положение, в котором замкнуты его контакты 13-14,16-17,19-20. При этом катушки 1 и 2 соединяются встречно- последовательно. Для измерения величины тягового тока, протекающего по рельсовой цепи, переключатель 4 устанавливают в положение, в котором замкнуты его контакты 13-15,16-18,19-21. При этом катушки 1 и2 соединяются согласно-последовательно.

Для получения экстремальных значений измеряемой величины линейку 7 передвигают, не отрывая от шин. При этом лини,я, по которой передвигают катушки, постоянно находится на одинаковом расстоянии от плоскости, к которой лежат шины. Величина этого расстояния определяется толщиной линейки 7. Направление линий 10 и 11 выбираюттаким, чтобы линия, проведенная по этому направлению, находилась в плоскости, пересекающей шины 8 и 9.

По шинам дроссель-трансформатора 8 и 9 протекают две составляющие тягового тока In, IT2 и ток автоматической локомотивной сигнализации длс. По шине 12 протекает полный тяговый ток +1т2.

Переменные магнитные поля токов, протекающих по шинам 8 и 9, наводят в катушках 1 и 2 следующие ЭДС: в катушке 1: Ел - от тягового тока 1ц; Е1длс от тока длс ; в катушке 2: Ет2 - от тягового тока т2; Е2АЛС - от длс ЭДС Етлс и Е2АЛС направ- лены согласно и создают в приборе 3 ток АЛС.

Под действием ЭДС Етч и Ет2, направленных навстречу друг другу, в цепи создаются встречные токи In и 1т2. Разность этих токов, соответствующая току асимметрии IAC 1т1 1т2, протекает по измерительному прибору 3. Направление тока АС зависит от соотношения величин токов In и 1т2.

Измерительный прибор 3 измеряет сумму эффективных значений токов |Длс и JACI которая не зависит от фазовых соотношений между токами и от направлений векторов этих токов.

Вводя коэффициенты пропорциональности, учитывающие соотношения между

токами в шинах дроссель-трансформатора и токами в приемных катушках, и умножая на них значения токов, измеренные измерительным прибором 3, получают истинные 5 значения токов в рельсовой цепи. Коэффициенты пропорциональности зависят от параметров катушек и прибора, толщины линейки 7, расстояния между катушками и должны определяться опытным путем. Шка0 лы прибора 3 могут быть проградуированы в истинных значениях измеряемых токов, что значительно сокращает время, необхо-. димое для производства измерений.

Катушки 1 и 2 должны быть удалены

5 одна от другой на расстояние на 3-30% большее или меньшее, чем расстояние между шинами дроссель-трансформатора 8 и 9. Благодаря такому расположению катушек, при их перемещении в направлениях 10 и 11

0 происходит усиление магнитной связи катушки 1 с шиной 8 при одновременном ослаблении связи катушки 2 с шиной 9, или наоборот, в результате чего катушку можно перемещать в направлениях 10 и 11 и этим

5 изменять величины наведенных в них ЭДС Еп, Ет2 и токов In, IT2 . добиваясь их равенства.

Для измерения тока автоматической ло- комотивной сигнализации, приемные ка0 тушки, закрепленные неподвижно на изоляционной линейке 7 и соединенные встречно-последовательно, двигают в направлениях 10 и 11 до получения минимального значения измеряемой величины,

5 показываемой прибором 3: Минимальное ее значение получают в том случае, когда маг- - нитные потоки, создаваемые в сердечниках катушек составляющими тягового тока ITI и 1т2. создают в катушках равные по величине

0 ЭДС, которые благодаря встречному включению катушек гасят друг друга. В этом случае прибор 8 отстраивается от тока асимметрии и ток IAC в нем равен нулю. Ток в приборе 3 создастся ЭДС, наведенной в

5 катушках 1 и 2 током автоматической локомотивной сигнализации.

Если шкала прибора проградуирована в истинных значениях тока, протекающего по шинам 8 и 9, то, считывая показание прибора,

0 получают величину тока автоматической ло- комотивйсй сигнализации, протекающего ,„ по рельсовой цепи.

Для измерения величины асимметрии тягового тока катушки 1 и 2, закрепленные

5 на линейке 7 и соединенные встречно-последовательно, сначала передвигают в направлениях 10 и 11 до получения максимального значения измеряемой величины, кторое получают в том случае, когда разность ЭДС Ец и Ет2, наведенных в катушках составляющими тягового тока In, 1т2, а соответственно и разность токов 1ц и 1та достигает значения, максимально возможного при заданных катушках, их сердечниках, расстоянии между ними и толщине линейки 7. При этом по измерительному прибору 3 протекает наведенный ток

/ / /

1макс 1дс -НАЛС (1т1 -1т2)+ длс,

т.е. сумма тока асимметрии тягового тока и тока автоматической локомотивной сигнализации.

После считывания показаний измерительного прибора 3 закрепленные на ли- нейке 7 катушки вновь передвигают в направлениях 10 и 11 до получения минимального значения измеряемой величины, которое получают при компенсации ЭДС Ет1 и Ет2- По измерительному прибору в этом случае протекает ток . После считывания показаний измерительного прибора из максимального измеренного значения тока вычитают минимальное и получают величину асимметрии тягового тока

1макс-1мин (III Нт2)+1длс - 1АЛС

-Ifi-fra НАС.

Для измерения величины тягового тока, протекающего по рельсовой цепи, катушки, закрепленные на линейке 7 и соединенные согласно-последовательно передвигают в направлениях 10 и 11 до получения мини- мального значения измеряемой величины.

10

15 0 5

0

5

При этом добиваются равенства ЭДС Е1АЛС и Е2АЛС и токов I (длс и 2длс и их вза: компенсации. Ток - 12ДЛС в этом случае равен нулю и по прибору 3 протекает лишь ток 1т, вызванный суммой ЭДС Ет1 и Ет2. Если прибор проградуиро- ван в истинных значениях Тягового тока, то, считывая его показания, получают величину суммарного тягового тока, протекающего по обоим рельсам рельсовой цепи. Формула изобретения Способ определения токов в рельсовой линии, заключающийся в том, что формируют встречно направленные измерительные токи, пропорциональные токам, протекающих в рельсах, посредством образования электромагнитной связи и определяют ток локомотивной сигнализации, ток асимметрии и тяговый ток, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, суммируют измерительные токи, изменяют электромагнитную связь и непрерывно определяют величину суммарного тока, фиксируют ее минимальное значение и по нему судят о величине тока автоматической локомотивной сигнализации, затем фиксируют максимальное значение суммарного тока, сравнивают его с минимальным и по рассогласованию судят о величине тока асимметрии, затем формируют согласно- направленные измерительные токи , суммируют их, непрерывно изменяют электромагнитную связь и фиксируют минимальную величину суммарного тока, по которой судят о величине тягового тока в рельсах.

Изобретение относится к технике электрических измерений и касается измерений токов, протекающих в электрических рельсовых цепях железнодорожных участков, электрифицированных переменным током. Согласно предлагаемому способу формируют встречно направленные измерительные токи, пропорциональные токам, протекающим в рельсах, посредством образования магнитной связи, суммируют измерительные токи, изменяют электромагнитную связь и непрерывно определяют величину суммарного тока, фиксируют ее минимальное значение и по нему судят о величине тока автоматической локомотивной сигнализации, затем фиксируют максимальное значение суммарного тока, сравнивают его с минимальным и по рассогласованию судят о величине тока асимметрии, затем формируют согласно направленные измерительные токи, суммируют их, непрерывно изменяют электромагнитную связь и фиксируют минимальную величину суммарного тока, по которой судят о величине тягового тока в рельсах. 4 ил. сл с

фиг. 1

ElAfiC

EZA/IC Етг

3

I ас

С) фиг. 2.

Е-/АЛС

Е 1Алс1гАлс

Јп

Етг

3

.

/

/

г J JflC

)

Фиа.З

Фиг 4