double arrow

Токоприемники

К тяговым аппаратам напряжением выше 1000 В на э.п.с. относят токо­приемники, разъединители, индивидуаль­ные и групповые контакторы, резисторы, пусковые панели и нагревательные при­боры. Тяговые электрические аппараты в отличие от аппаратов стационарных ус­тановок работают в условиях резкого ко­лебания температуры окружающего воз­духа (от —60 до +40°C), вертикаль­ных колебаний с частотой 1—3 Гц и ускорением 3—10 м/с2, вибраций с часто­той 3—50 Гц и ускорением 3—10 м/с2, при ударах в горизонтальном направле­нии с ускорением до 30 м/с2 и колебаниях напряженияпо отношению к номинально­му от 0,7 до 1,25. На них воздействуют пыль и влага, они подвергаются обледене­нию и т. д. Поэтому аппараты электропод­вижного состава должны иметь: повы­шенную устойчивость к тряске и боль­шим ускорениям или замедлениям; огра­ниченную массу и размеры, что особен­но сильно влияет на конструкцию уст­ройств дугогашения и приводы; слабую чувствительность к резким температур­ным изменениям окружающей среды и ее воздействиям, запылению, обледенению и т. д.; ограниченную мощность системы управления. Изоляция их должна иметь большую диэлектрическую прочность

Все основные технические требования к аппаратам должны соответствовать госу­дарственным стандартам. Расчеты элек­трических аппаратов, связанные с опре­делением размеров и выбором конструк­ции токоведущих и некоторых других де­талей, выполняют для номинального ре­жима работы, а их термическую и дина­мическую устойчивость проверяют при аварийных перегрузочных режимах.

Испытательное напряжение (действу­ющее значение) частоты 50 Гц для изо­ляции электрических аппаратов прини­мают в зависимости от номинального напряжения. Номинальным напряжением аппаратов силовой цепи считают для э.п.с. постоянного тока 3000 В, а пере­менного 25 000 В для первичной цепи и 2200 В для аппаратов, включенных после обмотки низшего напряжения тягового трансформатора.

Требования относительно запаса меха­нической прочности для электрических аппаратов не нормированы. Они вытека­ют из требований к продолжительности работы аппаратов и частоте их включе­ний, которая регламентирована мини­мальным числом циклов включено-отклю­чено. Например, аппараты, имеющие под­вижные изнашивающие части и работа­ющие при каждом пуске и торможении, испытывают на износоустойчивость (не менее 500 тыс. циклов) со смазкой изна­шивающихся частей до начала испыта­ний и после 250 тыс. циклов. Ревер­соры, разъединители, выключатели вы­держивают не менее 10 тыс циклов без дополнительного смазывания в процес­се испытаний. Электрические аппараты с пневматическим приводом, рассчитанным на номинальное давление сжатого возду­ха 5 МПа, сохраняют нормальную рабо­тоспособность при изменении давления от 0,375 до 0,675 МПа и температуре ок­ружающего воздуха от —30 до 40 °С, а также выдерживают без повреждения давления сжатого воздуха 0,75 МПа. При температуре от —30 до —50 °С допус­кается увеличение времени действия пневматических приводов в 1,5 раза по сравнению с временем при более высоких температурах.

Токоприемники

Назначение и параметры токоприемни­ков. Токоприемники служат для созда­ния электрического соединения между контактным проводом или контактным рельсом и электрическими цепями э.п.с.

Конструкция токоприемников опреде­ляется расположением контактного про­вода или рельса относительно локомо­тива, током нагрузки, скоростью дви­жения подвижного состава, характером изменения расстояния между основанием токоприемника и контактным проводом, условиями управления подъемом и опус­канием токоприемников.

Конструктивное выполнение токопри­емников пантографного типа. По конст­рукции различают токоприемники четырехрычажные, двухрычажные, двухступенча­тые и однорычажные, или асимметричные. Четырехрычажные токо­приемники (П-1 Б, П-1В, П-ЗА, П-5А, 9РР, 10РР5 и др.) имеют на каждом нижнем валу по два рычага, двухры- чажные (П-7А, П-7Б, SB-66, ТЛ-13У, TJI-14M, Т-5М и др.) — по одному ры­чагу, последние наиболее распростране­ны на э.п.с. как в СССР, так и за рубежом Четырехрычажные и двухры- чажные токоприемники не обеспечивают надежного токосъема при высокоскорост­ном движении (200 км/ч и более), осо­бенно на линиях обшего назначения, где разность высот подвеса контактного провода достигает 1,5 м. На специаль­ных высокоскоростных линиях эта раз ность существенно ниже, что позвотяет соответственно уменьшить размеры и приведенную массу токоприемника пан­тографного типа

В Советском Союзе создан специаль­ный скоростной токоприемник Сп-бМ для поездов ЭР200 и электровозов ЧС200, который имеет малую приведенную массу при обычной разности рабочих высот Высокие динамические качества его по­лучены благодаря двухступенчатой кине­матической схеме (рис. 155, г). Верхняя ступень представляет собой легкий пан- тографный токоприемник со своими подъ­емными пружинами и главным валом, ра­бочая разность высот которого всего 900 мм. Нижняя ступень, состоящая из системы рычагов 20, служит для регули­рования высоты основания верхней сту­пени и перемешается под действием пневматического привода. Такая система позволила снизить приведенную массу динамически активной верхней ступени до 24,5 Н-с2/м в наиболее тяжелом токоприемнике для э п.с. постоянного тока.

Токоприемник любого э.п.с. должен об­ладать также малой парусностью, т е под воздействием сильного ветра не под­ниматься самопроизвольно и не вызывать опасного отжатия контактного провода Необходимые аэродинамические характе­ристики зависят от формы полоза и про­филей рам токоприемника, формы крыши электровоза особенно ее лобовой части, которая определяет направление струй воздуха, омывающих токоприемник Важное значение Имеет боковая устой­чивость, или жесткость, токоприемника В токоприемниках отечественного про­изводства (рис. 156, а) при впуске сжа­того воздуха в цилиндр 10 поршень его перемещает шток 11 влево, передвигая в этом направлении рычаг 6 В резуль­тате этого пружина 13 сжимается, бла­годаря чему натяжение наружных пру­жин 3 и 9 перестает уравновешивать­ся. Стремясь сжаться, наружные пружи­ны поворачивают валы 14 и 15, закреп­ленные в подшипникамх 1, и поднимают подвижные рамы 4 и 7 вместе с поло­зом. При выпуске сжатого воздуха из цилиндра 10 пружина 13, разжимаясь, перемещает вправо рычаг 6, передавая нажатие через ролик рычага 5 на кри вошипный рычаг 12, и вал 14 пово­рачивается по часовой стрелке.




Рис. Четырехрычажиый токоприемник П-1 электровоза BJ160K, электро­поездов ЭР1, ЭР2, ЭР9 всех индексов, ЭР22 всех индексов (а), двухрычажиый Л-13У электровозов ВЛ80К, ВЛ80Т, ВЛ80С, ВЛ80Р (б) и Т-5М1 (П-5) электро­возов ВЛ10, ВЛ 10у, ВЛ11 (в) и двухступенчатый Сп-бМ электровоза ЧС200 и

электропоезда ЭР200 (г): I — основание; 2 и 9 — наружные пружины, 3 — амортизатор для смягчения удара при опускании поданжных рам; 4— изолятор, 5 — рычаг (нижняя рама); 6 — гибкий шунт, 7 — верхняя подвижная рама; 8 — полоз; 10— изолятор привода; 11 — труба, соединяющая цилиндр привода с источником сжатого воздуха; 12 — щит люка крышки электровоза; 13 — каретка, 14 — пружина кареткн; 15 — кожух привода, 16 — пневма­тический привод; 17 — тяга для синхронизации поворота валов нижних рам; 18 — подвижная рама второй ступени; 19 — тяга, 20 — нижняя рама (система рычагов)

Рис. Схемы подъемно-опускающих механизмов токоприемников ДЖ-5, П-1Б, П-3 (а); П-7, Л-13У, Л-14М (б) и Сп-бМ (в)

Вращение вала 14 тягами 2 и 8 передается валу 15, в результате чего противодейст­вие пружин 3 и 9 преодолевается и подвижная система вместе с полозом опускается; нажатие полоза на контакт­ный провод зависит от натяжения пру­жин.

Подъемно-опускающий механизм токоприемника создает боль­шие опускающие силы, так как в нем применена более мощная опускающая пружина 13 В токоприемниках ТС-2М, Л-13У и Л-14М, П-7 в одном цилиндре расположены две опускающие пружины и два поршня 16 и 17 (рис. 156, б), что позволило получить опускающую силу более 210 Н при малом увеличении массы подъемно-опускающего меха­низма

В приводе 22 токоприемника Сп-бМ (рис 156, в) высота нижней ступени из­меняется автоматически, когда верхняя ступень достигает крайних (верхнего нли нижнего) рабочих положений, с помощью воздухораспределителя 20, золотник ко­торого перемещается прн изменении вы­соты верхней ступени рычагами 19, 21 и тягой 18 При наибольшей высоте верхней ступени сжатый воздух начинает поступать в цилиндр привода 22 и нижняя ступень поднимается, при наименьшей — воздух из цилиндра выпускается, нижняя ступень опускается Токоприемники высо коскоростных электровозов и электропо­ездов должны иметь положительные аэродинамические усилия на полозе, но небольшие, с тем чтобы не вызвать из­лишнего износа и отжатия контактногопривода, так как под воздействием по­тока воздуха при больших скоростях движения дополнительные нажатия на полоз быстро возрастают и могут пре­восходить статическое нажатие.

Для увеличения удерживающей силы токоприемники снабжают пневматичес­кими замками как с механическим, так и с пневматическим управлением.

Основания токоприемников чаще всего сваривают из тонкостенных стальных швеллеров или прямоугольных труб (П-7), на которых укрепляют подъемно- опускающне механизмы Исключение составляют токоприемники 2SLS-1 и SBY-66 электровозов ЧС4 и ЧС4Т, у ко­торых пневматические цилиндры, изоли­рованные от находящихся под напряже­нием частей, расположены непосредст­венно на крышах электровозов или под крышами.

Нижние рамы или рычаги выполняют чаще всего из пустотелых конусных стальных труб (чтобы получить наиболь­шую прочность при минимальной массе). Они шарнирно на шариковых подшипни­ках соединены с верхними рамами, изго­товленными из стальных труб.

Верхние рамы соединены друг с другом шарнирно шариковыми подшипниками, на осях которых находятся две каретки по одной с каждой стороны На карет­ках укрепляют полоз или два полоза с медными или стальными накладками или угольными вставками

Все шарнирные соединения рамы снаб­жены медными гибкими такоотводящи- ми проводами, по которым проходит ток Благодаря этому уменьшается сопротив­ление в сочленении и оно предохраня­ется от разрушения током. При отсут­ствии такого провода прохождение тока сопровождается небольшой электричес­кой дугой, которая вызывает недопусти­мый нагрев сочленения, подгары и оплав­ление его, а также разложение смазки Полозы чаще всего изготовляют из оцинкованной листовой стали толщиной 1,5 мм. Длина рабочей части полоза принята равной 1270 мм с учетом того, что контактный провод для равномерного износа накладок или вставок по их длине подвешивают зигзагообразно Полоз имеет по концам небольшое закругление для улучшения прохождения воздушных стрелок и крестовин контактной сети. Чтобы не допустить захлестывания поло­зов за контактный провод при прохожде­нии поездом стрелок и крестовин контакт­ной сети, концы полозов загибают книзу (рис 157) Общая длина полоза обычно не превышает 2260 мм.

Каретки служат для улучшения токо­съема при проходе жестких точек и не­ровностей контактной сети, так как уменьшают в эти моменты влияние массы подвижных рам на динамическую состав­ляющую контактного нажатия Каретки имеют значительный вертикальный ход (до 55 мм) и обеспечивают постоянство нажатия и упругость полоза в гори­зонтальном направлении. В двухполоз- ных токоприемниках (П-3, П-ЗА, П-5А, П-80, 9РР, 13РР и др.) каретки обес печивают также равномерное распреде­ление нажатня между полозами.

Рис. Полозы токоприемников постоянного

(а) и переменного (б) тока 1 — пластина контактная, 2 и 5 — угольные встав­ки, 3 — контактный провод, 4 — рог

Каретка состоит из шарнирно связан­ных рычагов 3,4 и пружин / (рис. 158) Каретки, показанные на рис. 158, а и б, широко распространены на отечествен­ных токоприемниках Они обеспечивают упругость подвешивания полозов 2 в направлении движения. Чтобы наруше­ние симметрии рычагов 4 кареток, имею­щих внд трапеции, под воздействием значительной встречной горизонтальной силы не приводило к перекосу полоза 2, каретка с полозом соединена шарнирами Применяют каретки и клещеобразные с пружинами, работающими на растя­жение (токоприемники П-80, П-5 и П-7) Время подъема подвижной системы до максимальной рабочей высоты обычно составляет 7—10 с, опускания — 3—6 с Необходимо, чтобы полоз быстро отры­вался от контактного провода и затем подвижные рамы спокойно опускались на амортизаторы Также плавно (без удара) полоз должен приближаться к контакт­

Рис. Каретки токоприемников (а и б) и редукционное устройство токоприемников Т-5М1 (П-5) (в).

Таблица 1

Показатель   Токоприемник серии
Т-5М1 (П-5) Л-13У1 (Л-14М1) 2SLS-1
Серия э п. с ВЛ10, ВЛ 10у, ВЛ80\ ВЛ80Р, ЧС4, ЧС4Т
ВЛ11 ВЛвО1, электро­  
    поезда  
Продолжительный ток, А:      
при движении      
» стоянке    
Наибольшая скорость      
движения, км/ч      
Рабочая высота, мм 400—1900 400—1900 250—1600
Статическое нажатие на контактный    
провод, Н (кгс)-      
активное 100 (10) 60 (6) 65—90 (6,5—9)
пассивное 130 (13) 90 (9) 80—105 (8—10,5)
Время подъема, с 7—10 7—10
Время опускания, с 3,5—6 3—5
Номинальное давление сжатого      
воздуха, МП а (кгс/см2) 0,5 (5) 0,5 (5) 0,47 (4,7)

Примечание. Токоприемник Л 14М отличается от токоприемника Л-13У только тем, что на нем вместо угольных вставок установлены медные накладки, продолжительный ток при Движении равен 1500 А, а при стоянке — 270 А

ному проводу. Это обеспечивается авто­матическим регулированием скорости по­дачи сжатого воздуха в цилиндр при­вода и выпуска его в атмосферу редук­ционными устройствами, чем и регули­руется скорость подъема и опускания подвижной системы. При опущенной под­вижной системе кран 5 редукционного устройства (рис 158, в) перекрыт и воз­дух в цилиндр 8 токоприемника попадает через регулируемое отверстие 6 воздухо­распределителя 7, в результате чего по­лозы медленно поднимаются. После при­косновения полозов к контактному прово­ду шток 9 через рычаг //, валики 12, тягу 13 перемещает ручку 14 и кран 5 открывается. При опускании токоприем­ника воздух из цилиндра 8 сначала выхо­дит через кран 5 и полозы быстро от­рываются от провода. Затем, когда они пройдут минимальную рабочую высоту, кран 5 перекрывается, воздух выходит че­рез отверстие 6 и полозы плавно опу­скаются на амортизаторы 3 (cjm. рис. 155, а). Изменяя длину тяги 13 (см. рис 158, в) с помощью болтов 10, регулируют скорость опускания полозов (удлиняя тягу, увеличивают скорость, укорачи­вая— замедляют). Чтобы исключить обледенение подвижных рам, знмой на них наносят смазку ЦНИИ-КЗ.

Основные характеристики наиболее распространенных токоприемников при­ведены в табл. 1.

К тяговым аппаратам напряжением выше 1000 В на э.п.с. относят токо­приемники, разъединители, индивидуаль­ные и групповые контакторы, резисторы, пусковые панели и нагревательные при­боры. Тяговые электрические аппараты в отличие от аппаратов стационарных ус­тановок работают в условиях резкого ко­лебания температуры окружающего воз­духа (от —60 до +40°C), вертикаль­ных колебаний с частотой 1—3 Гц и ускорением 3—10 м/с2, вибраций с часто­той 3—50 Гц и ускорением 3—10 м/с2, при ударах в горизонтальном направле­нии с ускорением до 30 м/с2 и колебаниях напряженияпо отношению к номинально­му от 0,7 до 1,25. На них воздействуют пыль и влага, они подвергаются обледене­нию и т. д. Поэтому аппараты электропод­вижного состава должны иметь: повы­шенную устойчивость к тряске и боль­шим ускорениям или замедлениям; огра­ниченную массу и размеры, что особен­но сильно влияет на конструкцию уст­ройств дугогашения и приводы; слабую чувствительность к резким температур­ным изменениям окружающей среды и ее воздействиям, запылению, обледенению и т. д.; ограниченную мощность системы управления. Изоляция их должна иметь большую диэлектрическую прочность

Все основные технические требования к аппаратам должны соответствовать госу­дарственным стандартам. Расчеты элек­трических аппаратов, связанные с опре­делением размеров и выбором конструк­ции токоведущих и некоторых других де­талей, выполняют для номинального ре­жима работы, а их термическую и дина­мическую устойчивость проверяют при аварийных перегрузочных режимах.

Испытательное напряжение (действу­ющее значение) частоты 50 Гц для изо­ляции электрических аппаратов прини­мают в зависимости от номинального напряжения. Номинальным напряжением аппаратов силовой цепи считают для э.п.с. постоянного тока 3000 В, а пере­менного 25 000 В для первичной цепи и 2200 В для аппаратов, включенных после обмотки низшего напряжения тягового трансформатора.

Требования относительно запаса меха­нической прочности для электрических аппаратов не нормированы. Они вытека­ют из требований к продолжительности работы аппаратов и частоте их включе­ний, которая регламентирована мини­мальным числом циклов включено-отклю­чено. Например, аппараты, имеющие под­вижные изнашивающие части и работа­ющие при каждом пуске и торможении, испытывают на износоустойчивость (не менее 500 тыс. циклов) со смазкой изна­шивающихся частей до начала испыта­ний и после 250 тыс. циклов. Ревер­соры, разъединители, выключатели вы­держивают не менее 10 тыс циклов без дополнительного смазывания в процес­се испытаний. Электрические аппараты с пневматическим приводом, рассчитанным на номинальное давление сжатого возду­ха 5 МПа, сохраняют нормальную рабо­тоспособность при изменении давления от 0,375 до 0,675 МПа и температуре ок­ружающего воздуха от —30 до 40 °С, а также выдерживают без повреждения давления сжатого воздуха 0,75 МПа. При температуре от —30 до —50 °С допус­кается увеличение времени действия пневматических приводов в 1,5 раза по сравнению с временем при более высоких температурах.

Токоприемники

Назначение и параметры токоприемни­ков. Токоприемники служат для созда­ния электрического соединения между контактным проводом или контактным рельсом и электрическими цепями э.п.с. Конструкция токоприемников опреде­ляется расположением контактного про­вода или рельса относительно локомо­тива, током нагрузки, скоростью дви­жения подвижного состава, характером изменения расстояния между основанием токоприемника и контактным проводом, условиями управления подъемом и опус­канием токоприемников.

При верхнем или верхнем и боковом контактных проводах применяют панто- графные, дуговые, штанговые и боковые токоприемники; при контактном рель­се — рельсовые токоприемники. На ма­гистральном электроподвижном составе применяют токоприемники пантографно- го типа.

На каждом электровозе установлено по два токоприемника (кроме электро­воза ЧС200, имеющего четыре токопри­емника); в работе обычно находится только один, задний по ходу токопри­емник. Второй токоприемник является за­пасным, его поднимают в тех случаях, когда необходимо уменьшить искрение между полозом и контактным проводом при трогании или во время гололеда На электровозах ЧС200 одновременно в работе участвуют два токоприемника. На моторном вагоне электропоезда устанав­ливают по одному токоприемнику, так как эти вагоны работают по системе многих единиц и на их крышах смонтированы на высоковольтных изоляторах шины для соединения токоприемников при парал­лельной работе

Пантографные токоприемники обеспе­чивают надежный контакт с контактным проводом при больших скоростях движе­ния и токах, не требуют перестановки в случае изменения направления движе­ния, удобны для дистанционного управ­ления.

Применяемые токоприемники раз­личных типов значительно отличаются друг от друга, но все они в основном состоят из одних и тех же элементов: основания 1, укрепленного на изоляторах 8, установленных на кры­ше 9 электровоза или моторного вагона, системы подвижных рам 2 и 3, которая независимо от высоты контактной сети обеспечивает прилегание одного или двух полозов 5, снабженных контактными пластинами (накладками), скользящими по контактному проводу; рабочих пру­жин 6, обеспечивающих подъем подвиж­ных рам вместе с полозами и необходимое давление в контакте; пружин 4 кареток, механизма управления, позволяющего поднимать или опускать токоприемник. Для дистанционного управления токо­приемники снабжают пневматическим приводом 7, состоящим из одного или двух цилиндров с поршнями.

По способу действия привода разли­чают токоприемники, опускающиеся и поднимающиеся при подаче сжатого воз­духа в цилиндры привода. В первых пневматический привод действует против подъемных пружин и производит опуска­ние токоприемника В опущенном состоя­нии токоприемник удерживает специаль­ная защелка, снабженная электромаг­нитным приводом. Подъем происходит при включении цепи управления при­вода защелки. Такой механизм позво­ляет произвести подъем токоприемника при отсутствии на электровозе сжатого воздуха, не создает опасности для об­служивающего персонала,так как возмо­жен самопроизвольный подъем токопри­емника при различных неисправностях. Поэтому преимущественно, а в СССР исключительно применяют токоприемни­ки, поднимающиеся при подаче сжатого воздуха в цилиндры привода.

Нажатие полоза токоприемника на контактный провод при движении локо­мотива определяется в общем виде вы­ражением

Рк = Ро±Ртр + Ру±ттп^,

где Ро — нажатие, создаваемое подъем­ными пружинами; Ртр — сила трения в шарнирах; Ру — аэродинамическая подъ­емная сила, определяемая воздействием на токоприемник воздушных масс при движении локомотива; ш — приведенная масса токоприемника; —f—вер­тикальная составляющая ускорения по­лоза токоприемника.

Наличие трения в подвижной системе токоприемника способствует уменьше­нию амплитуды колебаний Вместе с тем большое трение снижает стабильность контактного нажатия Установлено, что при скорости движения менее 150 км/ч достаточно иметь суммарную силу трения во всех шарнирах подвижных рам токоприемника 5—7 Н. Алгебраическую сумму Ро и Ртр называют статическим нажатием, а кривые изменения этого нажатия от высоты подъема полоза — статической характеристикой (рис 154) Сплошные кривые характеризуют актив­ное нажатие полоза Pi = Ро — Ртр при его подъеме, а штриховые — пассивное нажатие Pi — Ро + Ртр при опускании Разность между значениями Рг и Pi в каждой точке полоза по высоте подъема равна удвоенному значению сил трения шарниров токоприемника и характеризу­ет качество сборки и состояние его шарниров В пределах рабочей высоты (400—1900 мм от рабочей поверхности полоза в опущенном состоянии) разни­ца между нажатием полоза при подъеме и опускании обычно не превышает 20 Н Если скорость движения невелика, то сила нажатия изменяется в соответствии со статической характеристикой. С повы­шением скорости движения начинают сказываться инерционные силы, вызывае­мые вертикальными ускорениями поло­зов.

Оптимальное значение статического нажатия зависит от многих факторов: длительного тока, конструкции контакт­ной сети и токоприемника, материала и размеров контактных элементов поло­за (или полозов), климатических усло­вий и др

Для обеспечения нормальной работы токоприемника необходимо, чтобы проис­ходящие при движении э.п.с. изменения нажатия в контакте были возможно меньшими и не выходили за пределы установленных значений При уменьше­нии нажатия до нуля происходит отрыв полоза от контактного провода, вызы­вающий образование электрической дуги, электрический износ провода, повышение уровня радиопомех, а иногда и времен­ное прекращение питания цепей э п.с. Увеличение нажатия сверх установлен­ного приводит к повышенному износу трущихся поверхностей, а иногда и к повреждениям токоприемника и контакт­ного провода Эксплуатируемые токопри­емники имеют значительный разброс ста­тического нажатия: от 55 до 130 Н на участках постоянного тока и от 45 до 105 Н — переменного.

Рис. Принципиальная схема токоприемника (а), схема его замещения (б)

Рис. Статические характеристики при подъеме и опускании токоприемников типов ТЛ-13У и ТЛ-14М (кривые А), П-1В (кривые Б) и П-5А (кривые В)

Аэродинамическая составляющая Ру зависит от конструкции токоприемника, скорости движения поезда, скорости и направления ветра, от формы крыши, лобовой поверхности локомотива и от положения на нем токоприемника. На­ибольшие аэродинамические воздействия испытывает передний токоприемник го­ловного локомотива. Значения Ру с дос­таточной достоверностью могут быть определены лишь экспериментально Ус­тановлено, что при удовлетворительных значениях приведенной массы токоприем­ника токосъем с увеличением скорости движения не будет значительно ухуд­шаться, если при скорости 200 км/ч аэро­динамическая сила находится в преде­лах 50—80 Н для участков переменного тока и 80—100 Н —постоянного. Необ­ходимые аэродинамические характерис­тики получают, выбирая соответствую­щую форму полоза и профили под­вижных рам токоприемника. Эти характе­ристики зависят также от боковой ус­тойчивости (жесткости) токоприемника.

Оптимальная приведенная масса токо­приемника определяется конструкцией его подвижных частей, высотой подъема полоза и подвески контактной сети В верхнем положении полоза небольшое из­менение высоты сопровождается значи­тельными перемещениями подвижных рам и приведенная масса имеет наиболь­шее значение, в нижнем положении из­менение высоты сопровождается меньши­ми перемещениями рам и приведенная масса меньше. Гра ик изменения приве­денной массы в зависимости от высоты полоза называют динамической характе­ристикой токоприемника.

Уменьшение приведенной массы улуч­шает токосъем. Ее минимальное зна­чение обусловлено необходимостью обес­печить определенную токопроводность и прочность токоприемника.

В целях улучшения динамических свойств токоприемников стремятся большие массы подвижных частей (рам) тр отделить пружинами от малых (по­лозов) тп Тогда при прохождении то­коприемником мелких неровностей кон­тактной подвески перемещается только полоз. В этом случае в расчет дина­мических усилий вводят только приве­денную массу полоза (например, для то­коприемников П-1 — 11 Н-с /м, П-3, 9РР, 13РР —22 Н-с2/м. По этим же причинам все детали подвижной системы токоприемников выполняют

возможно бо­лее легкими (из тонкостенных высоко­качественных стальных труб и сварных тонкостенных конструкций), а для умень­шения потерь на трение, особенно в нижних наиболее нагруженных шарни­рах, применяют шариковые подшипники и подшипники из синтетических матери­алов.

Существенное влияние на качество токосъема оказывает также и материал сменных вставок полоза. Вставки изго­товляют из материала с малым удельным сопротивлением, стойкого к дугообразо- ванию, обладающего достаточно высокой износостойкостью и в то же время обеспечивающего минимальный износ контактного провода. Широко применяе­мые за рубежом и в СССР медные контактные накладки вызывают интен­сивный износ контактного провода и быстро изнашиваются сами В СССР мед­ные накладки первоначально применяли в сочетании с консистентной графито­вой смазкой, а с 1960 г. начали исполь­зовать более совершенную твердую гра­фитовую смазку В последние годы расширяется применение контактных вставок из так называемых самосмазы­вающихся материалов — угольные встав­ки, металлокерамические на железной или медной основе

Угольные вставки изготовляют из угольно-графитовых обожженных ком­позиций. Срок службы угольных вставок превосходит срок службы медных накла­док Однако угольные вставки имеют от­носительно высокое удельное сопротив­ление. Это вызывает увеличение потерь энергии в контакте и повышает опасность пережога контактного провода при корот­ких замыканиях на э.п.с. во время стоян­ки, когда происходит местный нагрев про­вода. Поэтому угольные вставки приме­няют лишь при надежной и достаточно быстродействующей защите контактной сети от токов к.з. По той же причине затруднено применение угольных вставок на пассажирских электровозах постоян­ного тока при питании от токоприемни­ка цепей электроотопления поезда, когда во время стоянки неподвижный контакт нагружается током 200—300 А и более.

В Японии широко применяют метал- локерамические вставки на медной осно­ве, которые также являются самосмазы­вающимися и существенно снижают износ контактного провода, хотя и не­сколько уступают в этом угольным.

Вставки из самосмазывающегося мате­риала полируют контактную поверхность провода, что и обеспечивает наименьший износ контактного провода, увеличивая срок его службы в несколько раз, и снижают уровень радиопомех. Сущест­венным преимуществом угольных вставок является уменьшение на 1% ежегодных потерь энергии и резкое снижение по­мех радиоприему, вызываемых работой токоприемников.

Медные накладки нарушают полировку провода, вызывая повышенный износ провода и угольных или металлокера- мических вставок при совместной работе иа одном участке э.п.с. с разными встав­ками. Поэтому эксплуатация э.п.с с мед­ными накладками и вставками из само­смазывающихся материалов ие допуска­ется Угольные вставки можно эксплуа­тировать совместно с металлокерамичес- кими. Это позволяет применить метал- локерамические вставки на токоприемни­ках пассажирских электровозов с тем, чтобы исключить возможность пережога провода во время их стоянки, и уголь­ные вставки на токоприемниках грузовых электровозов и электропоездов.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: