Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


Ёкранирующее действие проводников




5.1. Ёкранирующее действие параллельно расположенных проводников

¬ изложении двух предыдущих разделов речь шла только о вли€нии контактной сети, хот€ т€гова€ сеть составлена еще и рельсами, через которые ток протекает в обратном направлении, уменьша€ магнитное вли€ние т€говой сети. ќднако не только рельсы уменьшают магнитное вли€ние; подобным эффектом экранирующего действи€ обладают любые прот€женные заземленные проводники вблизи железной дороги, включа€ вторые провода двухпроводных линий, металлические покровы и жилы кабелей, металлические трубопроводы и т.п.

ƒл€ упрощени€ картины рассмотрим только электрически короткие провода (в смысле, обозначенном в разделе 1.3). ѕоскольку снижение общего магнитного пол€ за счет экранирующего действи€ проводников будет только при протекании тока в экранирующих проводниках, предположим далее хорошее заземление этих проводников по концам. Ёто условие равнозначно и распределенному заземлению, как у рельсов, поскольку при заземлении провода по концам, как это показано в разделах 3.1 и 4.1, напр€жение провода относительно земли во всех точках нулевое (или очень малое), так что заземление провода в любой его точке не изменит электрический режим проводника.

 ак и ранее, будем считать, что обратное вли€ние смежного провода на контактную сеть и на экранирующий проводник отсутствует; предположим, что подобной безответностью обладает и экранирующий проводник по отношению к контактной сети. Ѕудем рассматривать тонкие пр€молинейные провода. ƒлины экранирующих проводников пусть будут не менее длины смежных подверженных вли€нию проводов.

ѕри такой постановке задачи экранирующий проводник ничем не отличаетс€ от смежного провода: на нем за счет магнитного вли€ни€ наводитс€ Ёƒ— , вектор которого отстает от вли€ющего тока I к на угол 90о. Ёта Ёƒ— создает в проводнике ток I э, отстающий от Ёƒ— на угол j, несколько меньший 90о, поскольку сопротивление проводника имеет активно-индуктивный характер (рис. 14). ¬еличина тока равна

,(11)

где Z = R + j ω L - сопротивление 1 км экранирующего проводника, Z кэ= j ω Mкэ - сопротивление взаимоиндуктивной св€зи между контактной сетью и экранирующим проводником. Ётот ток вполне можно рассматривать как вли€ющий ток, он наводит в смежном проводе Ёƒ—, величина которой определ€етс€ так же, как и дл€ контактной сети:

, (12)

–ис. 14

где Z эс = j ω M эс - взаимоиндуктивное сопротивление между экранирующим проводником и смежным проводом на 1 км длины смежного провода. —уммарна€ Ёƒ— E s, как это видно из векторной диаграммы рис. 14, существенно меньше Ёƒ— без экранирующего проводника из-за почти 180-градусного сдвига фаз между двум€ наводимыми Ёƒ—.

 оличественной характеристикой экранирующего действи€ служит коэффициент экранировани€, равный отношению суммарной Ёƒ— к Ёƒ—, наведенной током контактной сети (то есть к Ёƒ— без учета экранировани€) s = E s/ E. ≈го можно определить на основании соотношений (11) и (12), обозначив Z = j ω M:

; (13)

.(14)

 оэффициент экранировани€ по модулю лежит между нулем и единицей, и чем он меньше, тем лучше экранирование. ѕоследнее случаетс€, как это видно из формулы (14), когда больше вли€ние экранирующего проводника на смежный провод, больше вли€ние контактной сети на экранирующий проводник и когда меньше собственное сопротивление экранирующего проводника и вли€ние контактной сети на смежный провод.

5.2. Ёкранирующее действие рельсов “ок электровоза обычно стекает с рельсов в землю на сравнительно небольшом рассто€нии от электровоза - не более километра. Ёто позвол€ет говорить о том, что в рельсах протекает только индуктированный со стороны контактной сети ток, то есть рельсы можно рассматривать в качестве экранирующего проводника. —оответствующа€ картинка в поперечном сечении показана на рис. 15. Ќаправлени€ токов I к и I р - от наблюдател€ (в одну сторону). ѕо аналогии с формулой (13) суммарна€ Ёƒ— равна

,(15)

поскольку значени€ сопротивлений Z и Z рс близки друг к другу (когда ширина сближени€ существенно больше высоты смежного провода над землей и высоты эквивалентного контактного провода), то формула (15) упрощаетс€:

,

–ис. 15

откуда коэффициент экранировани€ рельсов определитс€ формулой (16):

, (16)

где Z кр = jωMкр - сопротивление взаимоиндуктивной св€зи 1 км рельсов с контактной сетью, Z = R + j ω L - сопротивление 1 км цепи рельсы-земл€. јктивное сопротивление рельсов сравнительно большое, а кр меньше L , поэтому большого экранирующего эффекта рельсы не дают. ѕри удельной проводимости земли от 0.001 —м/м до 0.1 —м/м значение s р составл€ет 0.45...0.6 дл€ однопутных участков и 0.4...0.55 дл€ двухпутных, и только при ширине сближени€ менее 10 м из-за несимметрии рельсов и контактной сети относительно смежной линии экранирующее действие рельсов усиливаетс€, значение s р снижаетс€ до 0.35...0.1 при проводимости земли 0.04 —м/м.

¬ итоге формула дл€ расчета Ёƒ— магнитного вли€ни€ должна быть дополнена коэффициентом экранировани€ рельсов:

.(17)

ћожно рассматривать в качестве провода, наход€щегос€ в зоне вли€ни€, обесточенную контактную сеть второго пути двухпутного участка, если по первому пути пропускаютс€ поезда. ѕравила безопасности требуют навешивани€ двух заземл€ющих штанг с обеих сторон от места производства работ со сн€тием напр€жени€ и заземлением на контактной сети. ≈сли навесить только одну штангу, то электрического вли€ни€ практически не будет, но вот за счет магнитного вли€ни€ на удалении l от заземл€ющей штанги в соответствии с формулой (17) будет наводитьс€ напр€жение U мMI к ls р, или в пересчете на 1 кј тока и на 1 км длины

,

что составит примерно 150 ¬/(кј*км) - 150 вольт на 1 килоампер тока на каждый километр рассто€ни€ от заземл€ющей штанги. ѕо правилам безопасности рассто€ние между двум€ заземл€ющими штангами не должно превышать 200 м, при этом в случае возможного плохого контакта одной из штанг наведенное напр€жение магнитного вли€ни€ в месте установки штанги с плохим заземлением сравнительно невысокое.

5.3. Ёкранирующее действие оболочки кабел€ ≈сли в качестве отправной точки вз€ть однопроводную линию, то кабель коренным образом отличаетс€ от нее наличием провод€щей оболочки - то ли защитной оболочки и брони, то ли специальной экранирующей оболочки. ¬ простейшем варианте кабель имеет одну жилу и коаксиальный экран, как это показано на рис. 16а в поперечном сечении. ƒл€ такой конструкции справедливо выражение (14) дл€ коэффициента экранировани€:

где индекс "э" заменен на "об" - оболочка, индекс "с" (смежный провод) - на "ж" (жила), а Z означает сопротивление взаимной индукции между контактной сетью и жилой. ∆ила и оболочка кабел€ наход€тс€ практически на одной линии, то есть Z к-об= Z.

 роме того, L o-об= M об-ж, поскольку собственна€ индуктивность оболочки (без внутренней индуктивности) определ€етс€ магнитным потоком в контуре, помеченном на рис. 16б пунктирными лини€ми, при токе в оболочке 1 ј, а взаимна€ индуктивность между оболочкой и жилой определ€етс€ магнитным потоком, создаваемым током оболочки 1 ј в контуре жилы, помеченном точечными лини€ми. Ёти два контура практически совпадают, поэтому

,

так что коэффициент экранировани€ кабел€ (называемый еще коэффициентом защитного действи€) определ€етс€ активным сопротивлением его оболочки:

. (18)

  сожалению, дл€ кабел€ в земле прин€тое при выводе формулы (14) предположение об электрически коротком экранирующем проводнике уже неприемлемо, поскольку длина волны электромагнитного пол€ в земле как в проводнике много меньше, чем длина волны пол€ в воздухе.  роме того, сопротивлени€ заземлени€ оболочки кабел€ по концам реально не равны нулю. ѕоэтому коэффициент экранировани€, определ€емый формулой (18), называют идеальным коэффициентом экранировани€. –еальный коэффициент экранировани€ дл€ кабелей с ферромагнитными покровами зависит и от величины наводимой в нем Ёƒ— магнитного вли€ни€ из-за зависимости магнитной проницаемости оболочки от величины тока в ней. — ростом Ёƒ— магнитна€ проницаемость сначала увеличиваетс€ со снижением коэффициента экранировани€, а затем, при насыщении ферромагнетика, падает с увеличением s об и ухудшением экранировани€. "ѕравила защиты..." [1, 2] содержат информацию по определению реальных коэффициентов экранировани€ разных типов кабелей в зависимости от величины продольной Ёƒ— на оболочке на 1 км ее длины.

–ис. 16

 роме оболочки кабел€, в многожильном кабеле экранирующим действием обладают и соседние жилы, у которых обычно s ж > 0.9...0.95, то есть действие жил сравнительно мало.

–езультирующа€ Ёƒ— в жиле кабел€ будет определ€тьс€ выражением (19)

.(19)

 

–≈«ёћ≈

–ельсы, оболочки кабелей и другие провод€щие заземленные объекты снижают напр€жение магнитного вли€ни€. ”чет экранирующего действи€ подобных объектов производитс€ введением коэффициента экранировани€, показывающего остающуюс€ долю наводимого напр€жени€ из-за экранировани€.

 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-05-06; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1040 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

Ѕольшинство людей упускают по€вившуюс€ возможность, потому что она бывает одета в комбинезон и с виду напоминает работу © “омас Ёдисон
==> читать все изречени€...

2100 - | 1841 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.014 с.