При расчете тяговых сетей необходимо знать сопротивление проводов контактных подвесок, рельсовой сети, питающих и отсасывающих проводов, а в некоторых, случаях — и переходные сопротивления рельс—земля. За исходный параметр принято сопротивление 1 км тяговой сети г, которое представляет собой сумму сопротивлений проводов и рельсов. На дорогах используют рельсы Р50, Р65 и Р75.
Параметры тяговых сетей постоянного тока. Сопротивление проводов
(41)
Сечение проводов контактной сети выражают в эквиваленте меди, например при медных и алюминиевых проводах (проводимость алюминия в 1,65 раза меньше, чем меди)
(42)
где рм — удельное сопротивление меди, Ом-м;
Sm и s, — соответственно площадь сечения медных и алюминиевых проводов, мм2.
Сопротивление рельсов чаще выражают не через площадь поперечного сечения, а через массу 1 м рельса.
При расчете в условиях эксплуатации учитывают износ контактных проводов и рельсов, т. е. вычисляют сопротивления по фактическому состоянию тяговой сети.
Действительное сопротивление ходовых рельсов отличается от значений, определяемых по приведенным формулам, из-за шунтирующего действия грунта. Так как рельсы не изолированы от земли, то часть тягового тока будет стекать в землю и проходить по ней. Переходное сопротивление рельсы — земля зависит от состояния шпал, балласта, времени года, влажности и т. п. В летний период оно может составлять 0,25 Ом/км, а в зимний при промерзании балластного слоя может увеличиваться в 10—100 раз. Шунтирующее действие земли увеличивает проводимость рельсового пути, и фактическое сопротивление рельсов можно определить как гфр=кгр (здесь к — коэффициент, зависящий от значения к<1).
Параметры тяговых сетей переменного тока. Падение напряжения в тяговой сети переменного тока определяется активным и индуктивным сопротивлениями. Активное сопротивление зависит от материала, поперечного сечения и формы проводника. Оно больше сопротивления постоянному току из-за наличия поверхностного эффекта, в результате которого плотность тока по площади сечения проводника неодинакова: больше у поверхности и меньше в центральной части. Явление поверхностного эффекта обусловлено магнитной проницаемостью материала, частотой тока и поперечными размерами проводника.
Для медных и алюминиевых проводов при частоте 50 Гц влиянием поверхностного эффекта пренебрегают и принимают активное сопротивление проводов равным их сопротивлению постоянному току. У ходовых рельсов, обладающих высокой магнитной проницаемостью и имеющих большую площадь поперечного сечения, влияние поверхностного эффекта оказывается значительным. Активное сопротивление рельсов превышает сопротивление постоянному току в 5—10 раз и зависит от протекающего тока.
Имеется несколько формул для определения активного сопротивления рельсов. Для примера приводим формулу, по которой приближенно можно определить активное сопротивление рельсов однопутного участка,
где n.ст— количество стыков на 1 км пути.
Индуктивное сопротивление х тяговой сети при переменном токе обусловлено индуктивностью и взаимной индуктивностью контактной сети и ходовых рельсов. Значение его зависит в основном от взаимного расположения проводов контактной сети и рельсов и в меньшей степени от материала и формы проводника.
Полное сопротивление 1 км тяговой сети
