Измерение параметров магнитного поля рельсов в эксплуатационных условиях | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 5 февраля, печатный экземпляр отправим 9 февраля.

Опубликовать статью в журнале

Библиографическое описание:

Толмашов, А. К. Измерение параметров магнитного поля рельсов в эксплуатационных условиях / А. К. Толмашов, К. В. Бородин, С. Н. Иптышев. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2021. — № 40 (382). — С. 31-34. — URL: https://moluch.ru/archive/382/84266/ (дата обращения: 25.01.2022).



Ежегодно на железных дорогах Российской Федерации происходят тысячи сбоев в работе автоматической локомотивной сигнализации (АЛС), как в релейных системах АЛСН, так и в микропроцессорных устройствах безопасности КЛУБ. Причиной многих сбое являются искажения кодовых сигналов помехами, возникающими из-за высокой индукции и неравномерности магнитного поля элементов верхнего строения пути.

Ключевые слова: магнитное поле рельсов, напряжённость магнитного поля, магнитная индукция, А9, ИТРЦ, МФ-23ИМ, СТЫК-3Д.

При движении по рельсам, изолирующим стыкам и элементам стрелочных переводов с повышенным уровнем индукции и неравномерностью магнитного поля в приемных катушках АЛС возникают импульсные электрические сигналы, создающие помеху в принимаемом основном кодовом сигнале.

Неравномерная высокая намагниченность элементов ВСП возникает из-за транспортировки и погрузки рельсов на металлургических комбинатах подъемными кранами с магнитными захватами и способности длительное время сохранять состояние намагниченности, взаимодействия рельсов с магнитами путевой техники при ремонте пути.

В случае изолирующих стыков высокие значения индукции обусловлены рассеянием магнитного поля на концах рельсов в стыке.

При осуществлении способа контроля намагниченности рельсов определяют значение магнитной индукции, сравнивают величину магнитной индукции рельсов с предельно допустимыми значениями магнитной индукции для обеспечения работы автоматической локомотивной сигнализации без сбоев, которые определяют при автономной тяге поездов, тяге переменного и постоянного токов.

Под термином «магнитное поле» принято подразумевать определенное энергетическое пространство, в котором проявляются силы магнитного взаимодействия. Они влияют на:

– отдельные вещества: ферримагнетики (металлы — преимущественно чугуны, железо и сплавы из них;

– движущиеся заряды электричества.

Магнитное поле представлено различными векторными полями, обозначаемым как B (магнитной индукцией) и H (напряжённостью магнитного поля).

Магни́тная инду́кция- векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля в данной точке пространства (проще говоря сила магнитного поля, которую производит источник).

1 Тл — это индукция такого однородного магнитного потока, который воздействует с силой в 1 ньютон на каждый метр длины прямолинейного проводника, перпендикулярно расположенного направлению поля, когда по этому проводнику проходит ток 1 ампер.

Напряжённость магнитного поля (H), векторная характеристика магнитного поля, не зависящая от магнитных свойств среды (проще говоря это фактическая сила магнитного поля с учетом физической свойств среды, в которой находится сам источник маг. поля). В вакууме H совпадает с магнитной индукцией В. В СИ измеряется в А/м (Ампер на метр) и Э (Эрстед).

Эрсте́д (русское обозначение: Э; международное обозначение: Oe) — единица измерения напряжённости магнитного поля и численно равен напряжённости магнитного поля в вакууме при индукции 1 гаусс.

1 эрстед = 1000/(4π) A/м ≈ 79,57 А/м ≈ 0,7957 А/см.

Интенсивность МП рельсов оценивают в единицах напряженности магнитного поля (Н) в А/м или в единицах магнитной индукции (В) в Тл, которые связаны между собой следующим соотношением:

1 А/м = 12,53 мТл; 1мТл = 7,98 А/см


Таблица 1

Характеристика приборов для измерение магнитного поля элементов верхнего строения пути

А9–1

ИТРЦ-М

МФ-23ИМ

СТЫК-3Д

Единицы измерения

мТл

мТл

мТл и А/см

мТл

Принцип действия

Основан на измерении индукции магнитного поля с помощью преобразователя Холла с цифровой индикацией результатов измерения.

Измерение напряженности магнитного поля по 3-м пространственным координатам и силового градиента магнитного поля с помощью 6-ти датчиков Холла

Предельные замеры

0,1 до 100 мТл

от 0 до 20 мТл

от 4 до 8000 А/см

от 0,5 до 1000 мТл

От 1 до 50 мТл

Погрешность

±20 % измеряемого значения (без нормированной погрешности от 50–100 мТл)

Нет данных

[5+0,0025(X H /X И -1)] %

X H — показания индикатора в мТл или А/см

X И — верхний предел измерений в мТл ил А/см

±10 мкТл

Время установления показаний

Не более 10 секунд

Нет данных

3 с

5±0,2 сек

Масса

0,7 кг

0,3 кг

0,15 кг

0,3 кг

Габариты

190 х 90 х 45 мм.

120 х 70 х 30 мм

120х60х25

150 х 60 х 23

Рабочие условия применения

-30 до +50ºС

-30 до +40ºС

-20 до +40ºС

-20 до +40ºС

Объем памяти

-

-

4080 замеров

999 замеров

Связь с компьютером

-

-

По ИК-порту

через интерфейс USB в виде файлов данных


Измерение магнитного поля элементов верхнего строения пути в эксплуатационных условиях производятся следующими приборами: преобразователь тока селективный А9–1, индикатор тока рельсовых цепей ИТРЦ-М, магнитометр дефектоскопический МФ-23ИМ и магнитометры цифровые трехкомпонентные сканирующие СТЫК-3Д.

В данной таблице приведены сравнительные характеристики рассматриваемых приборов.

Приборы А9–1 и ИТРЦ-М могут измерять как МП, так и ряд других параметров рельсовой линии.

СТЫК-Д позволяет спрогнозировать возможность закорачивания изолирующих стыков металлическими предметами, а также может сохранить до 999 замера и передать замеры на компьютер для дальнейшей обработки результатов. При применении прибора СТЫК-3Д работниками разных дистанций пути нет единого принципа измерения намагниченности этим прибором — одни измеряют индукцию магнитного поля в мТл, а другие — градиент поля магнитного поля в мТл/м2. Хотя в Инструкции по контролю намагниченности приведен норматив 10 мТл. Отдельной проблемой отмечается сложность поверки данных приборов.

Из всех представленных приборов для измерения МП лучше всех является МФ-23ИМ, так как имеет большие пределы замеров (0,5–1000мТл и 4–8000А/см), может измерять магнитную индукцию и напряжённостью магнитного поля, имеет малое время производимое на замер, может сохранять до 4080 замеров и может передать замеры на компьютер для дальнейшей обработки.

Литература:

  1. Качество электроэнергии в системах светодиодного освещения. Колмаков В. О., Пантелеев В. И. В сборнике: Электроэнергия: от получения и распределения до эффективного использования. Национальный исследовательский Томский политехнический университет; Редакторы: Кудрин Б. И., Лукутин Б. В., Сайгаш А. С., 2012. С. 87–90.
  2. Схемотехническое обеспечение качества электрической энергии в сетях с нелинейными электроприемниками массового применения. Колмаков В. О. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Сибирский федеральный университет. Красноярск, 2014.
  3. Мониторинг состояния тяговых трансформаторов на основе тензорного анализа. Петров М. Н., Колмаков О. В., Колмаков В. О., Орленко А. И. В сборнике: Эксплуатация и обслуживание электронного и микропроцессорного оборудования тягового подвижного состава. Труды Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Под редакцией И. К. Лакина. 2020. С. 263–269.
  4. Analysis of dynamic characteristics of frequency-dependent links. Kolmakov V. O., Kolmakov O. V., Iljin E. S., Ratushnyak V. S. В сборнике: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. С. 012026.
  5. Снижение пожароопасности тепловозов с гибридной системой привода. Колмаков О. В., Довженко Н. Н., Минкин А. Н., Бражников А. В., Колмаков В. О., Колмакова А. И., Шилова В. А.
  6. Безопасность регионов — основа устойчивого развития. 2014. Т. 1–2. С. 140–144.
  7. Энергосберегающее оборудование и электромагнитная совместимость. Колмаков В. О., Колмакова Н. Р. В сборнике: Инновационные технологии на железнодорожном транспорте. Труды XXII Межвузовской научно-практической конференции КрИЖТ ИрГУПС. Ответственный редактор В. С. Ратушняк. 2018. С. 46–53.
  8. Способ определения постоянной времени нагрева сухого трансформатора. Плотников С. М., Колмаков В. О. Патент на изобретение RU 2683031 C1, 26.03.2019. Заявка № 2018116287 от 28.04.2018.
  9. Упрощенное определение момента инерции асинхронного двигателя серии 4А. Плотников С. М., Колмаков В. О. Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2019. Т. 62. № 1. С. 87–91.
  10. Оптимизация динамического торможения двигателя постоянного тока независимого возбуждения. Плотников С. М., Колмаков В. О. Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2018. Т. 61. № 5. С. 13–17.
  11. Электромагнитная совместимость и энергосберегающее оборудование. Колмаков В. О., Пантелеев В. И. Энергетик. 2012. № 11. С. 47–49.
  12. Оптимизация динамического торможения двигателя постоянного тока независимого возбуждения. Плотников С. М., Колмаков В. О. Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2018. Т. 61. № 5. С. 13–17.
  13. Метод динамической диагностики механических узлов. Колмаков О. В., Колмаков В. О. В сборнике: 120 лет железнодорожному образованию в сибири. материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Красноярский институт железнодорожного транспорта — филиал ИрГУПС. 2014. С. 198–203.
  14. Определение коэффициента затухания частотозависимых звеньев. Колмаков О. В. В сборнике: Инновационные технологии на железнодорожном транспорте. Труды XXII Межвузовской научно-практической конференции КрИЖТ ИрГУПС. Ответственный редактор В. С. Ратушняк. 2018. С. 3–5.
  15. Метод расчета емкости компенсирующего конденсатора асинхронных двигателей малой мощности. Плотников С. М., Колмаков О. В. Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2016. № 5. С. 59–63.
  16. Экспериментальные исследования размагничивания генератора постоянного тока. Плотников С. М., Колмаков О. В. Journal of Advanced Research in Technical Science. 2020. № 18. С. 37–40.
  17. Анализ состояния силовых трансформаторов тяговых подстанций Красноярской железной дороги: / Орленко А. И., Петров М. Н., Колмаков В. О., Колмаков О. В. // Научное издание под ред. проф. Петрова М. Н. — Красноярск: 2020 г. — 119 с.
Основные термины (генерируются автоматически): магнитное поле, магнитная индукция, верхнее строение пути, замер, магнитное поле элементов, USB, автоматическая локомотивная сигнализация, прибор.


Ключевые слова

магнитная индукция, магнитное поле рельсов, напряжённость магнитного поля, А9, ИТРЦ, МФ-23ИМ, СТЫК-3Д
Задать вопрос