Известны устройства для защиты контактной сети электрических железных дорог, содержащие быстродействующий выключатель и индуктивный шунт, размагничивающий виток которого расположен на магнитопроводе быстродействующего выключателя.
Это устройство защиты мало селективно. Одной из частых причин неселективной работы являются воздушные промежутки, проходимые электровозами, когда нагрузка с одного фидера «толчком» переходит на другой, вызывая отключение быстродействующего выключателя и перерыв в энергоснабжении.
Изменение параметров индуктивных шунтов и индуктивности размагничивающего витка не повышает селективность защиты в полной мере, так как не обеспечивает достаточного дифференцирования аварийных и нагрузочных режимов.
Отличие предлагаемого устройства состоит в том, что магнитопровод быстродействующего выключателя снабжен дополнительным витком, замкнутым на управляемый элемент, например управляемый вентиль. Такое выполнение предотвращает отключение выключателя от бросков тока при прохождении составом воздушного промежутка.
Устройство может быть снабжено блоком сравнения, входы которого подключены к датчикам тока, установленным на питающем и отсасывающем фидерах, а выход соединен с управляющей цепью указанного вентиля. Управляющая цепь вентиля может быть подключена к датчикам положения подвижного состава, расположенным в начале и конце воздушного промежутка.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема выключателя; на фиг. 2 и 3 - схемы управления переключателем демпферного контура.
На магнитопроводе 1 быстродействующего выключателя расположен размагничивающий виток 2 индуктивного шунта 3. Магнитопровод снабжен дополнительным витком 4, замкнутым на управляемый элемент 5.
Распределение тока в ветвях индуктивного шунта при переходных процессах в сети обусловлено отношением постоянных времени этих ветвей
где Iш, Lш, Rш - соответственно ток, индуктивность и сопротивление шунта;
Iр, Lр, Rр - соответственно ток, индуктивность и сопротивление ветви размагничивающего витка.
Индуктивность Lш определяется конфигурацией и величиной пакета железа шунта. Lp характеризуется потокосцеплением размагничивающего витка с магнитопроводом выключателя. Если на одном и том же сердечнике вместе с размагничивающим витком разместить короткозамкнутый виток, то при достаточно высоком коэффициенте связи этих двух контуров, за счет явления взаимоиндукции существенно изменится эквивалентная индуктивность Lр.э ветви размагничивающего витка.
Действительно, при переходном процессе, благодаря э.д.с. самоиндукции возникает встречный поток Фкк и происходит перераспределение токов в ветвях шунта согласно новому соотношению Lш и Lр.э в отличие от случая, когда виток разомкнут. В результате снижается чувствительность выключателей к одному и тому же приращению тока ΔI, что используется для повышения селективности их работы. Так как эффект короткозамкнутого контура зависит от массы меди, конструктивно его можно изготовить в виде многовитковой катушки, что позволит мгновенно в любой момент осуществлять ее замыкание или размыкание, сравнительно слабым и достаточно быстродействующим элементом в цепи индуктируемого тока.
В качестве логической схемы для замыкания дополнительного витка именно в момент прохода электровозом воздушного промежутка может быть использована, например, схема, изображенная на фиг. 2, принцип действия которой основан на сравнении изменений тока фидера и отсоса подстанций. На магнитный сердечник 6 намотаны три катушки, две из них - 7 и 8 соединены соответственно с датчиками 9 и 10 величины фидерного тока и отсоса подстанции. Потоки Ф и Фотс. направлены встречно друг другу. В стационарном режиме при неизменной разности этих потоков ток iп в контуре катушки сердечника равен нулю. При возникновении короткого замыкания на фидере одновременное изменение потоков Ф и Фотс. также сохраняет их разность постоянной, в момент захода электровоза на воздушный промежуток Iф и соответственно Фф увеличивается, а Фотс. остается неизменным.
Импульс наведенного напряжения и соответственно тока в катушке 11 сердечника 6 подается на управляющий электрод управляемого вентиля, включенного в цепь дополнительного витка быстродействующего выключателя соответствующего фидера. В результате виток замыкается накоротко. Этому благоприятствует и импульс напряжения, наведенный в самой катушке дополнительного витка. Запирание цепи витка произойдет после того, как его ток снизится до определенной величины iоткл., характеризующей данный вентиль. Для облегчения его работы при импульсах обратной полярности в цепи управляющего электрода и самого витка желательно дополнительно предусмотреть обычные диоды с соответствующими номиналами.
Управляющий сигнал может быть получен также от датчиков положения подвижного состава, установленных в начале и конце воздушного промежутка. В качестве таких датчиков могут быть использованы магнитные педали.
При проходе колесной пары над педалью 12 (см. фиг. 3), изменяется сопротивление контура постоянного магнита, за счет чего в ее катушке индуктируется э.д.с. Напряжение сигнала ес, перекрывая напряжение смещения Uсм, открывает триод 13, через который усиленный сигнал в свою очередь подается на управляющий электрод диода 14. После его отпирания происходит разряд емкости 15, вызывая срабатывание выходного реле переключателя 16. Нормально разомкнутые контакты переключателя 16 замыкают накоротко дополнительный виток выключателя, шунтируют сопротивление 17, после чего переключатель 16 удерживается во включенном состоянии, размыкают цепь заряда емкости 15 и собирают цепь срабатывания реле 18. После проезда электровоза над второй педалью 19 срабатывает реле 18, подрывая цепь реле переключателя 16, после чего восстанавливается первоначальное положение схемы и размыкается цепь демпферного контура. Однократность действия схемы обеспечена соответствующими емкостями 15 и 20. Время их заряда и готовность повторного срабатывания устройства определяются величинами сопротивлений 17, 21, 22. Триоды 13 и 23 одновременно служат для согласования входа и снятия отрицательных импульсов с электродов управляемых диодов. Чем ближе и быстрей металлическая масса колеса пересекает поле постоянного магнита педали, тем надежней срабатывание.
1. Устройство для защиты контактной сети электрических железных дорог, содержащее быстродействующий выключатель и индуктивный шунт, размагничивающий виток которого расположен на магнитопроводе быстродействующего выключателя, отличающееся тем, что, с целью предотвращения отключений быстродействующего выключателя от бросков тока в момент прохождения подвижным составом воздушного промежутка контактной сети, указанный магнитопровод снабжен дополнительным витком, замкнутым на управляемый вентиль.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено блоком сравнения, входы которого подключены к датчикам тока, установленным на питающем и отсасывающем фидерах, а выход соединен с управляющей цепью указанного вентиля.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что управляющая цепь указанного вентиля подключена к датчикам положения подвижного состава, установленным в начале и конце воздушного промежутка.
