RU2731298C1 - Track throttle-transformer with compensator of magnetic flux of core - Google Patents
Track throttle-transformer with compensator of magnetic flux of core Download PDFInfo
- Publication number
- RU2731298C1 RU2731298C1 RU2019139492A RU2019139492A RU2731298C1 RU 2731298 C1 RU2731298 C1 RU 2731298C1 RU 2019139492 A RU2019139492 A RU 2019139492A RU 2019139492 A RU2019139492 A RU 2019139492A RU 2731298 C1 RU2731298 C1 RU 2731298C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transformer
- choke
- core
- magnetic flux
- winding
- Prior art date
Links
- 230000004907 flux Effects 0.000 title claims abstract description 15
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 45
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
- B61L23/08—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for controlling traffic in one direction only
- B61L23/14—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for controlling traffic in one direction only automatically operated
- B61L23/16—Track circuits specially adapted for section blocking
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам железнодорожной автоматики и телемеханики и предназначено для компенсации магнитного потока путевого дроссель-трансформатора при асимметрии обратного тягового тока. Устройство позволяет обеспечить защиту аппаратуры рельсовых цепей от влияния асимметрии обратного тягового тока.The invention relates to devices for railway automation and telemechanics and is intended to compensate for the magnetic flux of a track choke-transformer with asymmetry of the reverse traction current. The device provides protection of the track circuit equipment from the influence of the asymmetry of the reverse traction current.
В настоящее время более 25 процентов отказов аппаратуры рельсовых цепей от общего количества отказов связано с влиянием асимметрии обратного тягового тока. Для пропуска обратного тягового тока в обход изолирующих стыков рельсовых цепей используются путевые дроссель-трансформаторы без компенсирующего устройства. Основные полуобмотки дроссель-трансформаторов смежных рельсовых цепей соединяются через среднюю точку и обеспечивают дифференциальный пропуск составляющих обратного тягового тока рельсовых нитей. К дополнительной обмотке дроссель-трансформатора подключается аппаратура рельсовой цепи [1].At present, more than 25 percent of rail circuit equipment failures out of the total number of failures are associated with the influence of the reverse traction current asymmetry. To pass the reverse traction current bypassing the insulating joints of the track circuits, travel choke transformers without a compensating device are used. The main half-windings of the choke-transformers of the adjacent track circuits are connected through the midpoint and provide differential passage of the components of the reverse traction current of the rail lines. The rail circuit equipment is connected to the additional winding of the choke-transformer [1].
Проведенные в работе [2] исследования показывают, что при равенстве составляющих тягового тока в рельсовых нитях суммарный магнитный поток в сердечнике дроссель-трансформатора равен нулю и исключается индуцирование напряжения дифференциальной составляющей тягового тока в дополнительной обмотке. Сигнальный ток аппаратуры рельсовой цепи, отличный по частоте от тягового тока, проходит через дополнительную обмотку в одном направлении и индуцирует напряжение в рельсовой линии. При неравенстве составляющих обратного тягового тока в рельсовых нитях (асимметрии обратного тягового тока) суммарный магнитный поток в сердечнике дроссель-трансформатора является отличным от нуля, в результате чего индуцируется напряжение составляющей тягового тока в дополнительной обмотке, оказывающее негативное воздействие на работу рельсовой цепи.Studies carried out in [2] show that when the components of the traction current in the rail lines are equal, the total magnetic flux in the core of the choke-transformer is zero and the induction of voltage by the differential component of the traction current in the additional winding is excluded. The signal current of the rail circuit equipment, different in frequency from the traction current, passes through the additional winding in one direction and induces a voltage in the rail line. With the inequality of the components of the reverse traction current in the rail lines (asymmetry of the reverse traction current), the total magnetic flux in the core of the choke-transformer is different from zero, as a result of which the voltage of the component of the traction current in the additional winding is induced, which has a negative effect on the operation of the rail circuit.
Известно устройство путевого дроссель-трансформатора [3], в котором достигнуто уменьшение асимметрии обратного тягового тока за счет размещения устройства симметрично рельсовых нитей и одинаковой длины дроссельных перемычек. Однако, данное конструктивное изменение, в большей степени, направлено на удобство монтажа и уменьшение помех работы локомотивных устройств безопасности. Разность длины дроссельных перемычек в штатном устройстве незначительная и несущественно оказывает влияние на асимметрию обратного тягового тока в рельсовых нитях.There is a known device of a track choke-transformer [3], in which a decrease in the asymmetry of the reverse traction current is achieved due to the arrangement of the device symmetrically with rail threads and the same length of choke jumpers. However, this design change is mainly aimed at ease of installation and reduction of interference with the operation of locomotive safety devices. The difference in the length of the choke jumpers in the standard device is insignificant and does not significantly affect the asymmetry of the reverse traction current in the rail lines.
Среди технических решений, направленных на уменьшение влияния асимметрии обратного тягового тока на работу рельсовых цепей известно устройство, описанное в источнике [4]. В данном устройстве средняя точка штатного путевого сдвоенного дроссель-трансформатора подключается через фильтр, обеспечивающего за счет настройки в резонанс на частоту сигнального тока высокое сопротивление протеканию сигнального тока и низкое сопротивление тяговому току. Однако, низкая добротность фильтра вследствие низкой частоты сигнального тока и высокая стоимость реактивных элементов, исключают практическое применение данного устройства.Among the technical solutions aimed at reducing the influence of the asymmetry of the reverse traction current on the operation of the track circuits, the device described in the source [4] is known. In this device, the midpoint of a standard track double choke-transformer is connected through a filter, which, by tuning into resonance to the frequency of the signal current, provides a high resistance to the flow of the signal current and a low resistance to the traction current. However, the low Q-factor of the filter due to the low frequency of the signal current and the high cost of reactive elements exclude the practical application of this device.
Также известно устройство рельсового дроссель-трансформатора с размагничивающей обмоткой [5], предназначенное для уменьшения влияния асимметрии обратного тягового тока. Отличительной особенностью данного устройства от используемых на железнодорожном транспорте дроссель-трансформаторов является наличие компенсационной обмотки. Она не влияет на работу рельсовой цепи и предназначена для создания компенсирующего магнитного потока в сердечнике дроссель-трансформатора при неравенстве составляющих тягового тока в рельсовых нитях. Компенсационная обмотка подключается к источнику тока, управляемому посредством измерительного устройства разности составляющих обратного тягового тока в рельсовых нитях. К недостаткам рассмотренного устройства следует отнести:Also known is the device of a rail choke-transformer with a demagnetizing winding [5], designed to reduce the influence of the asymmetry of the reverse traction current. A distinctive feature of this device from the choke-transformers used in railway transport is the presence of a compensation winding. It does not affect the operation of the rail circuit and is designed to create a compensating magnetic flux in the core of the choke-transformer when the components of the traction current in the rail lines are not equal. The compensation winding is connected to a current source controlled by a measuring device for the difference in the components of the reverse traction current in the rail lines. The disadvantages of the considered device include:
- сложность реализации мощного управляемого источника тока;- the complexity of the implementation of a powerful controlled current source;
- наличие дополнительного источника электропитания на железнодорожных участках, оснащенных устройствами автоблокировки с централизованным размещением оборудования;- availability of an additional power supply on railway sections equipped with automatic blocking devices with a centralized location of equipment;
- необходимость соответствующего климатического исполнения схемы управляемого источника тока и измерительного устройства (температура, влажность).- the need for an appropriate climatic design of the circuit of the controlled current source and measuring device (temperature, humidity).
Наиболее близким к настоящему изобретению является техническое решение, защищенное патентом Российской Федерации [6], выбранное в качестве прототипа.Closest to the present invention is a technical solution protected by a patent of the Russian Federation [6], selected as a prototype.
Схема прототипа работает следующим образом. На магнитопроводе дроссель-трансформатора параллельно основной обмотке размещаются две дополнительные компенсирующие обмотки: одна с отводом от внутреннего витка, другая - встречно включенная с последней. При возникновении неравенства тяговых токов в рельсовых нитях (РН) на концах обмоток, подключенных к ним, возникает разность потенциалов, под действием которой в обмотках протекают токи, создающие встречные магнитодвижущие силы. Результирующий поток от этих магнитодвижущих сил равен нулю. С целью исключения влияния компенсирующей обмотки на работу дополнительной обмотки от внутреннего витка компенсирующей обмотки включена электрическая емкость. Емкость, включенная параллельно индуктивностям обмоток и, образует двухполюсник с большим (теоретически бесконечным) сопротивлением для сигнального тока. В то же время полуобмотка к которой подключена емкость, будет создавать переменную магнитодвижущую силу и переменный магнитный поток в магнитопроводе дроссель-трансформатора, который окажет воздействие на процесс трансформации сигнальных токов. Для устранения этого воздействия в резонансный контур включена вторая компенсирующая обмотка. Электродвижущая сила этой обмотки должна быть равна электродвижущей силе полуобмотки основной компенсирующей обмотки и направлена встречно [6].The prototype circuit works as follows. On the magnetic circuit of the choke-transformer, two additional compensating windings are placed in parallel with the main winding: one with a branch from the inner turn, the other - oppositely connected with the latter. When an inequality of traction currents occurs in rail lines (RN) at the ends of the windings connected to them, a potential difference arises, under the influence of which currents flow in the windings, creating counter magnetomotive forces. The resulting flux from these magnetomotive forces is zero. In order to eliminate the influence of the compensating winding on the operation of the additional winding, an electric capacitance is included from the inner turn of the compensating winding. The capacitance, connected in parallel to the inductances of the windings and, forms a two-pole with a large (theoretically infinite) resistance for the signal current. At the same time, the semi-winding to which the capacitor is connected will create a variable magnetomotive force and a variable magnetic flux in the magnetic circuit of the choke-transformer, which will affect the process of transformation of signal currents. To eliminate this effect, a second compensating winding is included in the resonant circuit. The electromotive force of this winding must be equal to the electromotive force of the semi-winding of the main compensating winding and is directed in the opposite direction [6].
К недостаткам схемы прототипа следует отнести: значительное усложнение конструкции путевого дроссель-трансформатора вследствие необходимости намотки двух дополнительных обмоток; наличие дорогостоящего резонансного конденсатора большой емкости, рассчитанного на значительные токи и напряжения. Необходимость в большом номинале емкости конденсатора вызвана относительно малой индуктивностью дополнительных обмоток вследствие значительного сечения провода и малой частотой сигнального тока. Низкая добротность колебательного контура вследствие малых частот сигнального и тягового тока (25 и 50 Гц соответственно) приведет к малой эффективности схемы и значительному влиянию компенсирующих обмоток на трансформацию сигнального тока.The disadvantages of the prototype scheme include: a significant complication of the design of the track choke-transformer due to the need to wind two additional windings; the presence of an expensive resonant capacitor of large capacity, designed for significant currents and voltages. The need for a large nominal capacitance of the capacitor is caused by the relatively low inductance of the additional windings due to the significant wire cross-section and the low frequency of the signal current. A low quality factor of the oscillating circuit due to low frequencies of the signal and traction current (25 and 50 Hz, respectively) will lead to low efficiency of the circuit and a significant effect of the compensating windings on the transformation of the signal current.
Целью изобретения является повышение надежности работы рельсовых цепей за счет защиты аппаратуры от негативного воздействия гармоник тягового тока.The aim of the invention is to improve the reliability of the rail circuits by protecting the equipment from the negative effects of the traction current harmonics.
Это достигается тем, что в разностном токовом трансформаторе, подключенном к рельсовым нитям и являющемся составной частью изобретения, на вторичной обмотке формируется ток компенсации, который передается на компенсационную обмотку путевого дроссель-трансформатора и формирует магнитный поток в его сердечнике. Магнитный поток компенсирует составляющую асимметрии в сердечнике и как следствие на дополнительной обмотке дроссель-трансформатора.This is achieved by the fact that in the differential current transformer connected to the rail lines and which is an integral part of the invention, a compensation current is formed on the secondary winding, which is transferred to the compensation winding of the travel choke transformer and forms a magnetic flux in its core. The magnetic flux compensates for the asymmetry component in the core and, as a consequence, on the additional winding of the choke-transformer.
Изобретение представляет собой устройство, принципиальная и структурная схемы которого, представлены соответственно на фиг. 1 и 2.The invention is a device, the principal and structural diagrams of which are shown respectively in FIG. 1 and 2.
В разрабатываемом устройстве составляющие тягового тока рельсовых нитей пропускаются через одновитковые обмотки дифференциального трансформатора 4 в разных направлениях. Одновитковые обмотки дифференциального трансформатора выполнены из гибкого медного провода сечением не менее 50 квадратных миллиметров для пропуска соответствующих номиналов тяговых токов. Тороидальный сердечник марки ОЛ дифференциального трансформатора выполнен из электротехнической стали. Размеры сердечника могут быть выбраны исходя из требуемой мощности. Вторичная обмотка дифференциального трансформатора выполнена в виде трех-четырех витков медного гибкого провода сечением 10 квадратных миллиметров. Данная обмотка рассчитана на разность тяговых токов, которая по нормативным значениям не должна превышать 50-60 А. Выделенная разность тяговых токов рельсовых нитей поступает в виде тока вторичной обмотки дифференциального трансформатора на компенсационную обмотку 3, намотанную на средней части Ш-образного сердечника дроссель-трансформатора. Компенсационная обмотка наводит в сердечнике дроссель-трансформатора магнитный поток, направленный встречно разностному магнитному потоку, образованному основными полуобмотками 1.In the device being developed, the components of the traction current of the rail lines are passed through the single-turn windings of the
Таким образом, суммарный магнитный поток, образованный составляющими обратного тягового тока в сердечнике дроссель-трансформатора, при любом уровне асимметрии в рельсовых нитях равен нулю. Сигнальный ток с дополнительной обмотки 2 проходит через одновитковые обмотки дифференциального трансформатора в одном направлении и создает суммарное значение напряжения на компенсационной обмотке на частоте 25 Гц. Однако, в силу малости значения сигнального тока (не более 2-3 А) и малого соотношения числа витков первичных и вторичной обмотки дифференциального трансформатора на компенсационной обмотке дроссель-трансформатора выделяется составляющая энергии сигнального тока, не более 10 процентов энергии от энергии основных полубмоток. В результате изменение напряжения сигнального тока на дополнительной обмотке незначительное и может быть нормировано регулировочными устройствами, входящими в состав рельсовой цепи.Thus, the total magnetic flux formed by the components of the reverse traction current in the choke-transformer core is equal to zero at any level of asymmetry in the rail lines. The signal current from the
Список использованных источниковList of sources used
1. Рельсовые цепи магистральных железных дорог: Справочник - 3-е издание, перераб. и доп. / B.C. Аркатов, Ю.В. Аркатов, СВ. Казеев, Ю.В. Ободовский. - М.: «ООО Миссия-М», 2006. - 496 с. 1. Track chains of main railways: Handbook - 3rd edition, revised. and add. / B.C. Arkatov, Yu.V. Arkatov, SV. Kazeev, Yu.V. Obodovsky. - M .: "Mission-M", 2006. - 496 p.
2. Дмитренко И.Е. Влияние тягового тока на работу рельсовых цепей / И.Е. Дмитренко, В.М. Алексеев // Автоматика, телемеханика и связь. - 1986. - №10. С.10-12.2. Dmitrenko I.E. Influence of traction current on the work of rail circuits / I.E. Dmitrenko, V.M. Alekseev // Automation, telemechanics and communication. - 1986. - No. 10. S.10-12.
3. Патент на полезную модель RU 116111. Дроссель-трансформатор. [Текст] / Офенгейм X. Г., Орлов И.Г. - №2012100056/11; заяв. 10.01.2012.3. Patent for utility model RU 116111. Choke-transformer. [Text] / Ofengeym H. G., Orlov I. G. - No. 2012100056/11; application 10.01.2012.
4. Патент на изобретение RU 2616221. Сдвоенный дроссель-трансформатор. [Текст] / Лунев С.А. и др. - №2015148903; заяв. 13.11.2015.4. Patent for invention RU 2616221. Double choke-transformer. [Text] / Lunev S.A. and others - No. 2015148903; application 11/13/2015.
5. Патент на полезную модель RU 131898. Рельсовый дроссель-трансформатор с размагничивающей обмоткой. [Текст] / Шевцова Е.Ю. - №2013111439/07; заяв. 14.03.2013.5. Patent for utility model RU 131898. Rail choke-transformer with demagnetizing winding. [Text] / Shevtsova E.Yu. - No. 2013111439/07; application 03/14/2013.
6. Патент на полезную модель RU 137247. Компенсирующий рельсовый дроссель-трансформатор. [Текст] / Абусеридзе З.В. - №2013133069/11; заяв. 17.07.2013.6. Patent for utility model RU 137247. Compensating rail choke-transformer. [Text] / Abuseridze ZV - No. 2013133069/11; application 17.07.2013.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019139492A RU2731298C1 (en) | 2019-12-03 | 2019-12-03 | Track throttle-transformer with compensator of magnetic flux of core |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019139492A RU2731298C1 (en) | 2019-12-03 | 2019-12-03 | Track throttle-transformer with compensator of magnetic flux of core |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2731298C1 true RU2731298C1 (en) | 2020-09-01 |
Family
ID=72421555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019139492A RU2731298C1 (en) | 2019-12-03 | 2019-12-03 | Track throttle-transformer with compensator of magnetic flux of core |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2731298C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU204662U1 (en) * | 2021-01-11 | 2021-06-03 | Общество с ограниченной ответственностью Электротехнический завод "ГЭКСАР" | Transformer for tone track circuits |
| RU2758859C1 (en) * | 2020-11-25 | 2021-11-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) | Reverse traction current balancing apparatus with controlled magnetic amplifiers |
| RU210699U1 (en) * | 2022-01-27 | 2022-04-27 | Открытое акционерное общество "Объединенные электротехнические заводы" | Double choke-transformer |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1558754A1 (en) * | 1987-02-27 | 1990-04-23 | Московский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта | Device for measuring power current asymmetry |
| RU131898U1 (en) * | 2013-03-14 | 2013-08-27 | Елена Юрьевна Шевцова | DEVICE FOR DEMAGNIZATION OF A RAIL DRESSEL TRANSFORMER |
| US8698485B2 (en) * | 2011-04-21 | 2014-04-15 | Abb Ag | Current sensor operating in accordance with the principle of compensation |
-
2019
- 2019-12-03 RU RU2019139492A patent/RU2731298C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1558754A1 (en) * | 1987-02-27 | 1990-04-23 | Московский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта | Device for measuring power current asymmetry |
| US8698485B2 (en) * | 2011-04-21 | 2014-04-15 | Abb Ag | Current sensor operating in accordance with the principle of compensation |
| RU131898U1 (en) * | 2013-03-14 | 2013-08-27 | Елена Юрьевна Шевцова | DEVICE FOR DEMAGNIZATION OF A RAIL DRESSEL TRANSFORMER |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2758859C1 (en) * | 2020-11-25 | 2021-11-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) | Reverse traction current balancing apparatus with controlled magnetic amplifiers |
| RU204662U1 (en) * | 2021-01-11 | 2021-06-03 | Общество с ограниченной ответственностью Электротехнический завод "ГЭКСАР" | Transformer for tone track circuits |
| RU210699U1 (en) * | 2022-01-27 | 2022-04-27 | Открытое акционерное общество "Объединенные электротехнические заводы" | Double choke-transformer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2731298C1 (en) | Track throttle-transformer with compensator of magnetic flux of core | |
| US7432699B2 (en) | Transformer with protection against direct current magnetization caused by zero sequence current | |
| US7535125B2 (en) | Single-phase filter for reducing harmonics | |
| EP2067231B1 (en) | System and method for contactless energy transmission | |
| US6166531A (en) | Three phase to single phase power protection system with multiple primaries and UPS capability | |
| EP2787516B1 (en) | Transformer and transformer device including same | |
| US2551696A (en) | Transformer | |
| CN101572179B (en) | Integrated on-board traction transformer with high reactance and magnetic properties | |
| RU148999U1 (en) | THROTTLE - A TRANSFORMER WITH A DECREASED SENSITIVITY TO ASYMMETRY OF TRACTION CURRENT | |
| CN106504869B (en) | Intermediate frequency transformer and semiconductor converter with intermediate frequency transformer | |
| KR101101498B1 (en) | The electric railroad autotransformer which has the voltage tap in neutral point. | |
| JP2003309033A (en) | Method of winding coil and its transformer and the like | |
| EP1337415A1 (en) | A traction power supply system | |
| RU2758859C1 (en) | Reverse traction current balancing apparatus with controlled magnetic amplifiers | |
| SU877632A1 (en) | Controlled transformer | |
| SU1781711A1 (en) | Three-phase saturating reactor | |
| US2696586A (en) | Constant current regulator | |
| RU2677681C1 (en) | Controlled electric reactor | |
| SU998155A1 (en) | Power receiver for electric locomotive with contcact-free receiving of power | |
| SU949725A1 (en) | Three-phase controllable transformer device | |
| CN117657244A (en) | Insulated track circuit | |
| SU1050063A1 (en) | Ferromagnetic frequency halver | |
| RO126714A2 (en) | Installation for testing at increased a.c. voltage | |
| SU936292A1 (en) | 12-phase ac-to-dc voltage converter | |
| FI98009B (en) | Method for elimination of disturbances in an electric power transmission network and coupling into an electric power transmission network |