Защита от перенапряжений и радиопомех

Перенапряжения представляют большую опасность для электрического оборудования электровоза: они могут вызвать пробой изоляции.

Различают перенапряжения коммутационные и атмосферные. Коммутационные перенапряжения возникают вследствие выключения и включения электрических цепей под нагрузкой. Быстро изменяющиеся магнитные потоки, вызванные изменением токов в переключаемых цепях, наводят иногда опасные напряжения в обмотках аппаратов и машин.

Особенно большие перенапряжения возникают, когда происходит грозовой разряд вблизи электрических дорог или при прямых ударах молнии в контактную сеть. После разряда атмосферного электричества в виде молнии в контактной сети образуются быстро перемещающиеся (со скоростью света) вдоль нее волны перенапряжения. Обычная релейная защита при столь быстро протекающих процессах не успевает сработать. Поэтому на электровозах, тяговых подстанциях и контактной сети устанавливают разрядники. Они первыми принимают на себя удар волны перенапряжения и отводят ее в землю.

На электровозах устанавливают вилитовые разрядники. Принцип действия такого разрядника основан на том, что при повышении напряжения на его зажимах сверх установленного воздушные промежутки, называемые искровыми (рис. 108), пробиваются, и контактная сеть кратковременно соединяется с землей. Искровые промежутки включены последовательно с вилитовыми дисками, сопротивление которых ограничивает ток, проходящий из контактной сети в землю. Для быстрого гашения электрической дуги, возникающей в искровых промежутках, необходимо, чтобы при увеличении приложенного напряжения уменьшалось сопротивление дисков. Этому требованию отвечает вилит, обладающий нелинейным сопротивлением. Волна перенапряжения быстро спадает, сопротивление дисков растет, следовательно, ток уменьшается, и электрическая дуга гаснет. Такие разрядники называют вилитовыми. Их искровые промежутки шунтированы высокоомными резисторами, обеспечивающими равномерное распределение напряжения между ними.

Рис. 108. Разрез вилитового разрядника (а) и его схема (б)

Разрядники электровозов постоянного и переменного тока отличаются количеством искровых промежутков (два и семь последовательно соединенных комплектов по четыре промежутка в каждом, т. е. всего 8 и 28 искровых промежутков). Это определяет различное конструктивное выполнение разрядников.

Разрядники защищают от перенапряжений также цепи переменного тока, питающие выпрямительные установки электровозов.

Электрифицированные железные дороги могут создавать помехи радиосвязи вследствие недостаточного контакта между токоприемником и контактным проводом, плохо настроенной коммутации электрических двигателей постоянного тока, т. е. искрения щеток, возникновения и гашения дуги в выключателях и контакторах, что вызывает появление токов высокой частоты.

Токи высокой частоты генерируют электромагнитные колебания, создавая радиопомехи, особенно в диапазоне длинных и средних волн.

По характеру воздействия на приемники различают гладкие (непрерывные) помехи и импульсные.

Снижение уровня помех обеспечивают, прежде всего поддерживая в исправности устройства электроснабжения железных дорог. Другой путь снижения уровня радиопомех - увеличение сопротивления токам высокой частоты. Для этого после токоприемника локомотива включают фильтр (см. рис. 48), состоящий из катушки (дросселя), L и конденсатора С. Конденсатор С соединен одной обкладкой с дросселем, а другой с кузовом электровоза и, следовательно, с землей. Токи высокой частоты, значительно сниженные вследствие большого индуктивного сопротивления дросселя, через конденсатор, обладающий малым индуктивным сопротивлением, отводятся в землю.

Индуктивная катушка и конденсатор образуют контур, который настраивают, подбирая индуктивное и емкостное сопротивление таким образом, чтобы он отводил в землю гармонические составляющие тех частот, при которых помехи наибольшие.