CC BY
23
УДК 621.314.21/26:656.2
Жемчугов М.1., доцент (Дон1ЗТ) Семжова Т.1., доцент (Дон1ЗТ) Павленко Ю.М., головний шженер (ШЧ-5, Донецьког залiзницi)
УДОСКОНАЛЕННЯ СИГНАЛЬНОГО ТРАНСФОРМАТОРА
В системах автоматики заизнищ одним з найбшьш розповсюджених трансформаторiв мало!' потужност е сигнальний трансформатор типу СТ. Цей трансформатор застосовуеться для живлення ламп свiтлофорiв та маршрутних вказiвникiв.
За конструкщею цей елемент автоматики вважаеться найпростшим -магнiтопровiд та двi обмотки , тож i пiдхiд до його розрахунку i побудови у якшсь степенi легковажний.
Але ж робота свiтлофорiв та маршрутних вказiвникiв повинна бути надiйна. Тож у залiзничноl автоматики не може бути вторинних та головних елеменлв - вс вони у однаковiй степеш вiдповiдають за безпечний рух по'здв.
Серед усiх негараздiв, що виникають при роботi та обслуговуваннi свгшофора, найбiльша !х частина пов'язана з сигнальним трансформатором (СТ).Так, габаритнi розмiри СТ знаходяться на границi (меж^ конструктивних розмiрiв стакана свгтлофорно! головки, де вш розташовуеться. Це ускладнюе роботи з технiчного обслуговування при замт СТ а також не дае можливост iзолювати магнiтопровiд трансформатора вщ корпуса стакана свiтлофора. З ще! причини важко також усунути вологопроникшсть у стакан головки свгглофора. Такi негаразди створюють умови до передчасного виходу СТ з ладу.
Крiм того, низькi енергетичш показникi трансформатора, зокрема, як показала практика, недостатня величина напруги на затискачах вторинно! обмотки, великий струм неробочого режиму, а також велим втрати у трансформатор^ з-за яких невеликий ККД.
Таким чином, удосконалення юнуючо! конструкцп сигнального трансформатора з метою зменшення конструктивних розмiрiв та збшьшення потужностi i ККД е актуальним питанням i потребуе найшвидшого виконання.
Визначення геoметpичнoгo poзмipy мaгнiтoпpoвiдa CT oснoвний виpaз, за яким oцiнюють геoметpичний poзмip тpaнсфopмaтopa та йoгo енеpгетичнi пoкaзникi, мае такий вигляд:
' ' Рн
ScTSa ------(1)
4.44n/B fK K„ cosp 2 m с В .
У цьoмy в^азг !
Sст - наближене значення пеpеpiзy стpижня мaгнiтoпpoвiдa;
!
Se - наближене значення пгошд вiкнa мaгнiтoпpoвiдa. Пpaвa частина виpaзy (1) - це вихщш електpoмaгнiтнi дaнi CT.Toж, дo poзpaхyнкy CT пoвиннi 6ути вiдoмi таю даш: Рн - пoтyжнiсть навантаження;
cospH - кoефiцieнт пoтyжнoстi навантаження. Оскшьки навантаженням е лампи poзжapювaння, тoбтo чистo pезистивний хapaктеp навантаження, то рн =0, а cospH = 1.
Bm - максимальне значення мaгнiтнoï iндyкцiï y стpижнi мaгнiтoпpoвiдa;
Kc, Kb - вдефоденти зaпoвнення мaгнiтoпpoвiдa сталлю та вшна мaгнiтoпpoвiдa мiддю вiдпoвiднo;
/2 - гyстинa стpyмy y дpoтi втopиннoï oбмoтки; f - частота натуги джеpелa живлення;
n - частка пташ^ вiкнa мaгнiтoпpoвiдa, щo займае втopиннa oбмoткa. З виpaзy (1), визначають дoбyтoк нaближенoгo значення
геoметpичнoгo poзмipy мaгнiтoпpoвiдa Sí;tS6 , вда^емивши SCT вщ Sa ,
визначаеться y Sct , ЩO дopiвнюe а х b, шиpинy а та тoвщинy b стpижня, а
y Se , щo дopiвнюe h х с, вишту h та шиpинy с вжна мaгнiтoпpoвiдa. Але
фaхiвцi найчастше кopистyються стaндapтними кoнстpyктивними
poзмipaми мaгнiтoпpoвoдiв i визначають плoщинy вiкнa стaндapтнoгo
oсеpдя Sa= h х с та пгощину пеpеpiзy стpижня стaндapтнoгo oсеpдя
SCT =а х b. Дoбyтoк стaндapтних значень Sa SCT швинен збiгaтись з
! !
наближеним значенням геoметpичнoгo poзмipy мaгнiтoпpoвiдy S€* TSe, aбo бути тpoхи бiльшим, але ш в якoмy paзi не меншим.
Визначення кiлькoстi виткiв пеpвиннoï та втopиннoï oбмoтoк спoчaткy нaближеннo задають втpaти нaпpyг AU1 пеpвиннiй oбмoтцi та
Ли2 у вториннш обмотцi СТ при номiнальному навантаженш. Вони складають вiд 5 % до 10 % вщ номшально! напруги ином на затискачах обмоток i потiм визначають напруги иф1 та иф2 , що зрiвноважують ЕРС самошдукцп Еф^ Еф2 вщповщно, за виразом:
Щ = Еф = ином (1 - ли 10-2). (2)
Далi за виразом визначають юльюсть витюв первинно! Ж1 та
вторинно! W2 обмоток i коефiцiент трансформацп КТ
иф
Ж =-ф-, (3)
4.44 fBmScтKc
Ж
Кт = (4)
т Ж2 ^
Визначення реактивно! ( намагшчувально!) складово! струма неробочого режиму у первиннш обмотцi СТ,застосовуючи закон повного струму, знаходять кшьюсний зв'язок мiж напружешстю магнiтного поля Нт у магнiтопроводi СТ i амплiтудою реактивного струма неробочого режиму 1отр у первиннш обмотщ. |Нт ■ dl = 1отр .
На пiдставi цього закону складають рiвняння у виглядг
Нтс 1с + НтпЗе 1отр'Ж^1 ,
де Нтс - амплпудне значення напруженiстi магнiтного поля у стрижш магнiтопровiда СТ, визначаеться Нтс з криво! намагнiчування Вт(Нт) для задано! електротехшчно! марки стал^ з яко! виконан магнiтопровiд СТ.
1С - довжина середньо! магштно! лши магнiтопровiда - у стрiжнi i ярмi;
Нтп - амплпудне значення напруженiстi магнiтного поля у пов^ряному промiжку магнiтопровiда СТ, визначаеться Нтп за таким виразом:
В 7
нтп= —, де Ио = 4п 10-7 Гн / м.
Ма
де - еквiвалентний повiтряний промiжок у стиках магнiтопровiда СТ.
Фах1вщ при розрахунку трансформатора з пластин частим магштопровщом (а саме такий магнiтопровiд мае юнуючий СТ) приймають
значення óe вiд 0.1 до 0.2 мм, а при розрахунку трансформатора з с^чковим
магштопровщом óe мае значення вщ 0.01 до 0.03 мм, розрахувавши 1отр, визначають дшче значення реактивного (намагнiчувального) струму неробочого режиму у первиннш обмотцi СТ за виразом:
Т _ Iomp
op = V2^'
де враховуе несинусоiднiсть струма i е функщею Вт. Визначення активно'1' складово'1' струма неробочого режиму у первиннш обмотщ СТ, активну складову струма неробочого режиму Ioa визначають за таким иразом:
Ioa
иФ1
де Рс -втрати у осерд^ що залежать вiд питомих втрат у сталi рст та маси сталi магнiтопровiда Gc .Значення рст знаходять з довiдковiй лггератури до вiдповiднiй марки сталi. Тодi
Рс рст Gc.
Маса сталi магнiтопровiда Gc визначаеться так:
Gc = ■ Ус lc SCT
де ус - густина сталц
lc - довжина середньоi магнiтноi лiнii у стрижнi та ярмi осердя;
ScT - перерiз стрижня стандартного магнiтопровiду.
Знайденi Iop та Ioa дають можливють визначити повний струм
неробочого режиму у первиннш обмотщ СТ за виразом:
Т - íТ2 + Т 2
1 o1 "у1 oa ^1 op
Повний струм у первиннш обмотщ СТ при номшальному навантаженнi 11 ( робочий режим) знаходять так:
г1= д/1
= Л12 +12
де 1а1 = 1аа + 1а2 ; 1р1 = 1ар + 1р2 .
! !
У цих виразах 1а2 та Iр2 е зведеш активний i реактивний складовi струма вторинно! обмотки.
Для розрахунку 1а2 та Iр 2 спочатку визначають повний струм 12 у
вториннiй обмотцi СТ . Вш дорiвнюе струму навантаження, тобто 12 = 1н i визначаеться за виразом:
1н = Рн
ин ■СОБ^н
Оскiльки фн = 0 ( резистивне навантаження), то соsфн =1, а Хн = 0 i
Rн = ин.
1н
Активний отр дроту вторинно! обмотки R2 визначаеться так:
0 _ _ 1св 2 ■ ^2 о2 = Рм--I-,
Sдр
де рм - питомий електричний опiр дроту;
1св2 - середня довжина витка вторинно! обмотки; !
Бдр - наближене значення перерiзу дроту вторинно! обмотки.
' ' 1н
Визначаеться Бдр як Бдр = —,
72
де ]2 - густина струму у дротг
1ндуктивний опiр ХБ2 вiд потоку розсшвання визначають з повного опору лг2 , що зумовлюе спад напруги ли2 , за виразом:
лг,- №
12
При ведомому R2 визначають XS2 ,попм визначають кут у2 , як
w2 = arctg ——s2—, R2 + RH
i
Ia2 =I2 COS ^2 Та Ip2 =h sin^2 .
При ведомому коефщенл трансформацii КТ визначають зведеш ! !
активний Ia 2 i реактивний I р 2 складовi струма вторинноi обмотки СТ .
Визначення розмiрiв дротiв у первиннш та вториннiй
обмотках СТ при даних густинах струмiв у дротах обмотюв визначають наближенi значення перерiзiв дротiв первинноi та вторинноi обмоток та наближеш значення дiаметрiв дропв ( без золяцii ) .
S = I
Ьдр = j
Користуючись довiдковою лiтературою, вибирають найближчi стандартнi значення дiаметрiв i марку дроту з iзолящeю.
Визначення коефвдента корисно'1' ди (ККД) СТ ККД СТ п розраховують за таким виразом:
п = Рн
Рн + РМ + РС
де РС -втрати у осердi СТ;
РМ - електричнi втрати у активних опорах первинно!' та вторинно! обмоток (втрати у мщ) СТ.
Визначають РМ таким чином:
РМ = Ядр1 '1\ +Ядр2 12 >
де активний опiр обмоток Rдр визначаеться так:
Я -Р С
кдр - РМ —-
^др
для первинно! i вторинно! обмоток вщповщно.
Розташування обмоток у вжш магнiтопровiда СТ Розташування обмоток у такими виразами:
=(1- п) Бв Км; Ж2 •Бдр2 = п Бв Км,
де Б'дЗр1, 'д!р2 - стандартнi значення перерiзiв дротiв з iзоляцiею.
Для розрахунку СТ повиннi бути вiдомi такi данi:
Потужнiсть навантаження Рн , коефiцiент потужностi соsфн Для
лампи розжарювання соsфн = 1. Вт - максимальне значення магштно! щдукци у стрiжнi магштопровща. Це значення задають у межах колша криво! намагнiчування для вщомо! марки сталi.
Повиннi бути вiдомi також величини: напруга джерела живлення и1 ,напруга на затискачах навантаження и2 = ин , спад напруги у первиннш обмотцi Ли1 та спад напруги у вториннш обмотцi ли2 .Крiм того, задають також коефщент заповнення вiкна магштопровща мiддю КМ , коефiцiент заповнення магштопровща сталлю КС , густину струму у дрот вторинно! обмотки]2 та марку сталi.
Слщ зазначити, що в цьому випадку застосовують магштопровщ броньовий стрiчковий типу ШС.
Висновок:
1. При застосуванш у сигнальному трансформаторi магштопровщу типу ШС ( броньовий стрiчковий) дае можливiсть зменшити габарити та тдвищити у цих габаритах потужнють до 20%.
2. Застосування магштопровщу типу ШС дае можливiсть зменшити кшьюсть виткiв у обмотках, що робить трансформатор дешевшим.
3. Застосування сигнального трансформатора типу ШС шдвищить надшнють його роботи у стакаш свгшофорно! голiвки.
Лiтература.
1. Кальян Р.Х. Трансформаторы для радиоэлектроники.Москва - 1971, стр. 720.
2. Ермолин Н.П. Расчет трансформаторов малой мощности.Энергия - 1968, стр.187.
3. Сидоров И.Н. и др. Малогабаритные магнитопроводы и сердечники.Москва -1989, стр. 384.
4. Чередков М.Н. Устройство СЦБ, их монтаж и обслуживание.М. : Транспорт, 1992.- 311 с.
5. Архипов Е.В., Гуревич В.Н. Справочник електромонтера СЦБ.М. : Транспорт, 2000.
6. 1нструкщя з техшчного обслуговування пристро'1в сигнад1зацп,центрад1зацп та блокування (сЦБ).Кшб, 1998.
7. 1нструкщя з забезпечення безпеки руху по'1зд1в при виконаннi po6iT3 технiчного обслуговування та ремонту пристро'1в в сигнал1заци, централ1зацп та блокування (СЦБ) на залiзницях Украши ЦШЕОТ/ 0018. - Кшв, 1998.
УДК 656.25:656.256
Кузьменко Д.М., аспирант (УкрДАЗТ), Панченко С.В., д.т.н., доцент (УкрДАЗТ), Чепцов М.М., д.т.н., доцент (Дон1ЗТ).
ФУНКЦЮНАЛЬНИЙ СИНТЕЗ ПРОГРАМНИХ ОБ'СКТШ НАБ1РНО ГРУПИ СИСТЕМИ ЦЕНТРАЛ1ЗОВАНОГО КЕРУВАННЯ
СТР1ЛКАМИ Й СВ1ТЛОФОРАМИ
Вступ, огляд останшх публiкацiй. Техшчним засобом, призначеним для забезпечення умов роботи персоналу господарства перевезень на станцн, е система централ1зацн. При ïï використанш забезпечуеться необхщний р1вень автоматизацiï процешв управлшня засобами СЦБ, оргашзуеться ефективний контроль стану пристроïв, виконуються умови безпеки руху поïздiв [1].
Одним з напрямюв розвитку систем централiзацiï е розробка й впровадження мiкропроцесорного маршрутного набору [2]. При цьому комп'ютерш засоби використовуються в iнтерфейснiй частиш для забезпечення взаемодiï з оператором з одного боку [3], та з релейною виконавчою групою за допомогою схем узгодження з шшого. Першi подiбнi системи не виконували функцiй щодо забезпечення безпеки, але 1'х розвиток призвiв до появи окремих вщповщальних функцiй, якi виконуються програмно-апаратними засобами. 3i збiльшенням кшькост вiдповiдальних функцiй змiнюеться внутрiшня структура системи та вщбуваеться ïï перетворення до релейно-процесорноï централiзацiя (РПЦ)
[4].
Слщ зазначити загальну тенденцiю, яка спостер^аеться останнiм часом - це постшне збiльшення кiлькостi функцiй, реалiзованих у програмних засобах централiзацiï. Але зростання об'ему програмного забезпечення (ПЗ) приводить до зменшення показниюв безвщмовносп, а
