Gibt es Auswirkungen auf Kapazität und Induktivität beim Betrieb mit Audiofrequenz (dh 1 kHz - 20 kHz)?

Im Moment studiere ich etwas über Tonfrequenz-Gleisstromkreise für Eisenbahnanwendungen, und um ihre Funktionsweise zu verstehen, ist ein genaues Modell eines solchen Stromkreises erforderlich.

Die Schaltung von Tonfrequenz-Gleisstromkreisen nutzt das eigentliche Gleis als Leiter, um den Strom durchfließen zu lassen. Da die normale Länge von Gleisstromkreisen im Bereich von 400 m bis 2 km liegen kann, können diese Gleise auch als Übertragungsleitungen behandelt werden.

Normalerweise können Übertragungsleitungen als konzentrierte oder verteilte Parameter modelliert werden, die Serienimpedanz (dh Widerstand und Induktivität) und Shunt-Admittanz (dh Konduktanz und Kapazität) enthalten.

Ich würde gerne wissen, ob dieser Frequenzbereich (dh 1 kHz - 20 kHz) Auswirkungen auf diese Parameter hat? Wie ich weiß, wird es aufgrund des "Hauteffekts" definitiv den Widerstand beeinträchtigen, aber ich weiß nichts über die anderen.

Erklären Sie, wie die Übertragungsleitung hergestellt wird, dh legen Sie ein Signal über zwei Schienen an und behandeln die beiden Schienen als symmetrische T-Leitung oder ist es etwas anderes? Was passiert, wenn solide leitende Eisenbahnräder auf einer massiven Metallachse kurzschließen? Was versuchen Sie zu erreichen, das jeden motiviert, der eine Antwort gibt? Zeigen Sie, dass dies keine Zukunftsmusik ist, Zeitverschwendung, Idee über nichts Wichtiges, bitte.
Berücksichtigen Sie auch den Leitwert G des Dielektrikums zwischen den Leitern, da es Witterungseinflüssen (Schnee, Regen) und Verunreinigungen (insbesondere Laub) ausgesetzt ist. Ich würde erwarten, dass es Forschungsarbeiten dazu an spezialisierten Stellen gibt, z. B. IRSE.org oder innerhalb der Rail Interest Group auf TheIET.org.
Lieber Andy, ich habe einige Literatur gefunden, in der Bahngleise mit dem Pi-Modell und einige mit dem T-Modell dargestellt wurden, daher ist diese Anordnung für die Frage nicht von Bedeutung. Wenn sich innerhalb des Gleisstromkreises ein festleitender Radsatz über dem Gleis befindet, kann das Signalsystem das Vorhandensein eines Zuges erkennen. Daher können Sie in dieser Hinsicht das Vorhandensein eines Zuges ignorieren. Wenn dies richtig beantwortet wird, wird das Potenzial zur Verbesserung des Tonfrequenz-Gleisstromkreises in vielerlei Hinsicht erschlossen, z. B. Reduzierung der Gesamtkosten, bessere Wartungsplanung usw.
Die Wellenlänge von 20 kHz beträgt etwa 15 KM.
Lieber Martin, normalerweise liegen zwischen zwei Gleisen Schotter (dh scharfkantige Steine), Befestigungen, Bolzen und Muttern, die zusammen mit dem Baustellenklima (z. B. Temperatur, Niederschlag und Feuchtigkeit) den Leitwert der Bahn definitiv beeinflussen Tracks-Modell. Diese Effekte wurden jedoch nicht gründlich untersucht, da sie mit vielen Faktoren in Wechselbeziehung stehen und daher noch untersucht werden müssen. Aus diesem Grund konzentriere ich mich jedoch nur auf den Frequenzeffekt dieser Parameter und nicht auf das Klima.

Antworten (1)

Der Skin-Effekt spielt bei diesen Frequenzen keine Rolle, im niedrigen MHz-Bereich werden sie kaum zum Problem

Die Kapazität erhöht die Last, die der Audioverstärker treiben muss, wenn die Dinge länger werden, während sie im Allgemeinen so gebaut sind, dass sie eher eine induktive Last kompensieren. Daher kann eine ohmsche Belastung des Verstärkers helfen, wenn er Probleme hat, oder ein kleinerer Widerstand, z. B. 1 Ohm in Reihe mit dem Ausgang, könnte die Dinge verbessern.

Wenn das Signal über beide Spuren verläuft, erhalten Sie eine ähnliche Wicklung wie bei einer bifilaren Wicklung, was bedeutet, dass ein Großteil der Induktivität aufgehoben wird.

Verschiedene Teile können als Antennen wirken, aber bei den beteiligten Frequenzen wäre die Energie, die einkoppeln könnte, extrem schwach

Das Hauptanliegen wäre nur die Menge an Kapazität, die der Verstärker ansteuern muss, und die Menge an Widerstand, 1 km sogar Kupfergleis, vorausgesetzt, eine Modelleisenbahn würde wahrscheinlich mehrere zehn Ohm betragen, wenn sie sich nicht 3 Stellen nähern.

Liebe Reroute, vielen Dank für die Information, dass der Skin-Effekt. Außerdem beträgt die nominelle Serienimpedanz des Eisenbahngleises etwa 1 mΩ/m und 1 μH/m. Um ehrlich zu sein, verstehe ich Ihren 2. bis 4. Absatz nicht ganz, das könnte daran liegen, dass ich einen Hintergrund in Stromelektrik und Elektronik habe. In diesem Fall befindet sich an einem Ende des Gleisstromkreises ein Sendeende, das ein Spannungssignal von 1700 Hz überträgt. Dieses Signal wandert entlang der Gleise zum empfangenden Ende, das ein einfaches Relais betätigt, um anzuzeigen, ob der Abschnitt frei oder besetzt ist.
Der Skin-Effekt kann bei niedrigeren Frequenzen sehr problematisch sein. Zum Beispiel in Stromleitungen: Bei 50 Hz beträgt die Skin-Tiefe nur wenige Zentimeter, was die Strombelastbarkeit von dicken massiven Leitern stark verringert.
Gibt es Auswirkungen auf Kapazität und Induktivität beim Betrieb mit Audiofrequenz (dh 1 kHz - 20 kHz)?
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