Взаємодія контактної мережі і струмоприймача

Контактна мережа і струмоприймачі ЕПС як системи, що постійно взаємодіють між собою, повинні забезпечувати надійний і економічне струмознімання, тобто безвідмовність роботи і мінімальний знос контактних проводів і струмоприймачів.

Важливість параметрів механічної взаємодії рухомого струмоприймача і контактної підвіски визначається тим, що погіршення умов механічної дії, зокрема, порушення контакту, приводить не тільки до відмов контактної мережі і струмоприймачів, але і до зниження стійкості роботи електроустаткування ЕПС і збільшенню трудових витрат на зміст і ремонт контактної мережі і струмоприймачів із-за підвищеного зносу в ковзаючому контакті.

Вплив характеристик струмоприймача на якість струмознімання. Основним критерієм якості механічної взаємодії струмоприймача і контактної підвіски є ступінь постійності контактного натиснення, тобто зусилля натиснення в контакті між струмоприймачем і дротом в процесі руху ЕПС.

Якщо контактне натиснення близьке до постійного, то немає і підвищеного механічного і електричного зносу контактного дроту, оскільки не відбувається відривів полоза струмоприймача від контактного дроту, а також помітних підвищень натиснень в жорстких точках контактної підвіски.

Контактне натиснення складається з трьох складових: статичного натиснення струмоприймача, динамічної (інерційною) і аеродинамічної підйомної сили.

Статичним натисненням струмоприймача є натиснення полоза нерухомого струмоприймача на контактний дріт і створюється робочими (підйомними) пружинами струмоприймача. На його значення впливають сили тертя в шарнірах рухомої системи: при русі полоза вниз статичне натиснення виявляється більше, ніж при русі вгору. Тому статичну характеристику струмоприймача (графічне зображення залежності натиснення Р від висоти Н підйому полоза) зображають двома лініями (мал. 5.1): крива 1, знята при русі полоза вниз, є пасивне натиснення; крива 2, знята при русі полоза вгору, - активне.

Рисунок 5.1. Приклад статичної характеристики струмоприймача.

Регулюючи початкове натягнення робочих пружин накручуванням їх на штанги, а також змінюючи на головних валах струмоприймача положення важелів, до яких кріпляться штанги, можна добитися того, щоб в робочому діапазоні висоти полоза найбільше активне натиснення і найменше пасивне не виходили із заданих меж статичного натиснення.

Динамічна інерційна сила, що виникає в контакті, залежить від значень приведеної маси струмоприймача і вертикального прискорення цієї маси.

Приведеною масою струмоприймача називають умовну масу, зосереджену в точці зіткнення полоза з контактним дротом і що надає в процесі руху ЕПС таку ж дію на дріт, що і реальний струмоприймач. На значення цієї маси найбільший вплив роблять маси рухомих частин, розташованих ближче до дроту (полоза, кареток, верхніх рухомих рам), оскільки при зміні висоти полоза при русі ЕПС вони переміщаються у вертикальному напрямі з найбільшими прискореннями. Вертикальне прискорення приведеної маси струмоприймача залежить від швидкості руху ЕПС, характеру зміни еластичності контактної підвіски в прольоті і від стріли провисання контактного дроту. При розробці конструкцій контактних підвісок для забезпечення хорошого струмознімання прагнуть до того, щоб еластичність підвіски в усіх точках прольоту була якомога більш однаковою. Проте більшість контактних підвісок, змонтованих на Російських електрифікованих дорогах, такій вимозі не задовольняють, оскільки стріла провисання троса, що несе, наприклад напівкомпенсованої підвіски, змінюється при зміні температури навколишнього повітря, і тому велику частину часу контактний дріт розташовується не безпровисання.

Обидві ці обставини - неодинакова еластичність і наявність стріли провисання контактного провода - являются причинами того, що траєкторія руху полоза зазвичай виходить нелінійною, тобто струмоприймач в кожному прольоті рухається з вертикальним прискоренням.

Для зниження інерційної сили, яка викликає зміну контактного натиснення, конструктори прагнуть зменшити приведену масу струмоприймачів. Проте це пов'язано з великими труднощами, оскільки конструкція струмоприймача має бути достатньо міцною, а площі перетину його струмопровідних елементів розраховані на протікання нормованого тривалого струму.

Аеродинамічна підйомна сила виникає в результаті дії на струмоприймач повітряного потоку і пропорційна квадрату його швидкості. Вона залежить від його напряму і площі перетину елементів струмоприймача.

Вплив параметрів контактної підвіски на якість струмознімання іна характер взаємодії ще помітніше, ніж конструкції і параметри струмоприймача. Одній з найважливіших в цьому відношенні характеристик контактної підвіски, як вже мовилося, є її еластичність. Для порівняння статичних якостей різних підвісок введений коефіцієнт постійності еластичності &_эл, який є відношенням еластичності контактної підвіски в середині прольоту до її еластичності в створі опори. Якнайкращі умови струмознімання забезпечують контактні підвіски, у яких цей коефіцієнт ближче до одиниці.

Рівноеластичними підвісками називають підвіски, у яких к_ел = 1. Проте в Росії існує тільки одна рівноеластична підвіска - важіль. У решті підвісок же еластичність в опорній точці менша, ніж в середині прольоту; це добре видно на епюрі еластичності одинарної ресорної підвіски - графіці значень еластичності в різних точках прольоту.

У середній частині прольоту еластичність прямо пропорційна довжині прольоту і назад пропорційна натягненню троса, що несе, і контактного дроту, т. е., наприклад, укорочення прольоту і підвищення натягнення проводів приводять до зменшення еластичності. Оскільки в одинарних підвісках еластичність в середині прольоту вища, ніж в опорних зонах, то тут її доцільно знижувати, тобто при певній довжині прольоту по можливості збільшувати натягнення створюючих підвіску проводів і тросів.

При виборі методів організації обслуговування контактної мережі, впровадженні передової технології, розробці планів організації праці і так далі, повинні враховуватися специфічні особливості роботи на контактній мережі:

більшість робіт виконуються без обмеження рухи поїздів, що при рабо ті з ізолюючої знімної вежі веде до частих перерв для пропуску поїздів;

ділянки, що обслуговуються бригадами контактної мережі, мають значну протяжність, тому робота пов'язана з постійними переходами і переїздами на нове місце;

бригади ЕЧК, як правило, працюють на перегонах, практично не маючи нормальних умов ні для періодичного відпочинку під час роботи, ні в обідню перерву;

всі бригади працюють на відкритому повітрі у будь-який час роки;

перед пропуском поїздів і після закінчення робочого дня контактна мережа має бути приведена в стан, що забезпечує безпечний рух поїздів;

нерівномірність робіт по місяцях у зв'язку з сезонними кліматичними умовами;

бригадний характер виконання основних робіт.

У опорній зоні одинарної ресорної підвіски (а саме вона має переважне розповсюдження) еластичність залежить не тільки від натягнення основних проводів підвіски, але і в значній мірі від параметрів ресорної струни- довжини і натягнення ресорного дроту. Для підвищення еластичності підвіски в створі опори, що необхідне для її вирівнювання в прольоті, слід збільшувати довжину ресорного дроту 2 (мал. 5.2, а) і відстань між опорою і найближчою до неї струною, встановленою на тросі, що несе.

Розрахунки показують, що еластичність підвіски на ділянці від створу опори до першої струни змінюється слабо, тому на епюрі еластичності (мал. 5.2, би) ця ділянка представлена горизонтальній прямій, а в середній частині прольоту еластичність підвіски змінюється по параболі.

Задовільна якість струмознімання при компенсованих підвісках з двома контактними проводами на лініях постійного струму, розрахованих на швидкості руху до 160 км/г, забезпечується установкою перших простих струн на відстані 10 м від опор і застосуванням ресорного дроту довжиною 14 м; на лініях змінного струму, де компенсована підвіска має один контактний дріт, достатній ресорний дріт завдовжки 12 м.

Рисунок 5.2. Схема прольоту одиничної ресерної контактної підвіски ( а ) і епюра еластичності ( б ): 1 – несучий трос; 2 – ресорний привід; 3 – струна; 4 – контактний провід

При зміні температури навколишнього повітря натягнення контактного дроту в будь-яких підвісках і натягнення троса, що несе, в напівкомпенсованих підвісках змінюються; тому в деякій мірі міняється і натягнення ресорного дроту. В результаті відбувається сезонна зміна еластичності. Так, збільшення температури повітря від -40 до +40 °С приводить в напівкомпенсованій ресорній підвісці з двома контактними проводами до зростання еластичності в середині прольоту майже в 1,5 разу, а в підвісці з одним дротом - в 1,7 разу.

Ще одним чинником, що впливає на якість струмознімання при компенсованих підвісках, є стріла провисання контактних проводів. Експериментальні дослідження показали, що при швидкостях руху 160-200 км/г якнайкращі умови взаємодії струмоприймача з контактною підвіскою створюються, коли між крайніми простими струнами контактний дріт має стрілу провисання, рівну 0,001 від цієї довжини. По вибраній оптимальній стрілі провисання регулюють контактні дроти компенсованої підвіски.

Якщо підвіска контактного дроту напівкомпенсована, то оптимальну стрілу провисання вибирають з урахуванням середньорічної температури навколишнього середовища даного району, щоб ступінь погіршення струмознімання при украй низькою і украй високою температурах навколишнього середовища залишалася однаковою.

Умови механічної взаємодії погіршуються при збільшенні відстані між сусідніми струнами, що пояснюється значним збільшенням стріл провисання контактного дроту в міжструнових прольотах (між опорами дріт розташовується пилкоподібний). Ці стріли можна було б зменшити збільшенням натягнення контактного дроту, але таких можливостей немає, оскільки натягнення проводів вже прийняті максимальними, зокрема за умовами забезпечення найбільшої вітростійкості підвіски. З цієї причини єдиним шляхом зниження міжструнових стріл провисання залишається зближення струн до економічно доцільних меж. На Російських залізницях відстань між сусідніми струнами в середній частині прольоту зазвичай складає 7-9 м. У підвісках з двома контактними проводами при шаховому розташуванні струн (різні контактні дроти підвішуються до троса, що несе, по черзі) відстань між ними зменшена до 4-6 м.

Рисунок 5.3. Опорний вузол ресорної контактної підвіски з обмежуючою струною: 1 – несучий трос; 2 – ресорний привід; 3 – обмежуюча струна; 4 – фіксатор; 5 – контактний провід

Зосереджені маси на контактному дроті і жорсткі крапки негативно впливають на якість струмознімання, тому всі затиски, що встановлюються на дроті, мають бути по можливості легенями, а електричні з'єднувачі повинні виконуватися з багатодротяного гнучкого дроту; також небажані жорсткі розпірки між тросом, що несе, і контактним дротом.

Підвіска важеля забезпечує особливо високу якість струмознімання також і тому, що загальний рівень еластичності її вищий, ніж інших підвісок, і, крім того, взаємний вплив важелів забезпечує нормальне положення контактного дроту навіть у разі деякої неточності установки важелів при монтажі (дріт не набуває вигляду ламаної лінії). У цій підвісці не відбувається розвантаження струн при проході струмоприймачів, як в інших підвісках, оскільки під'їм дроти супроводиться перевертанням важелів; в результаті знос ланкових струн в місцях з'єднання ланок зводиться до мінімуму.

Для зниження розмаху коливань ресорної компенсованої підвіски встановлюють в опорних вузлах прості (обмежувальні) струни (ріс.5.3). При такому виконанні опорного вузла еластичність підвіски визначається наявністю ресорної струни, а проста струна, ненавантажена у вільному стані, не дозволяє контактному дроту в процесі коливань займати положення нижче за його спокійне положення. Розмах коливань такої підвіски обмежується не тільки при проході струмоприймачів, але і при автоколиваннях проводів - устойчивих вертикальних коливань з розмахом, що досягає значень близько 1 м. Розмах коливань значною мірою залежить від форми ожеледі, швидкості вітру і його напряму щодо проводів. При автоколиваннях з розмахом до 200-400 мм щоб уникнути пережогов контактного дроту доводиться обмежувати швидкість руху ЕПС, при великих розмірах коливань рух може виявитися неможливим.

Як мінімум дві служби залізниць зацікавлено в якості струмознімання, тому тільки їх спільні зусилля можуть поліпшити його якість, зменшити витрати, обумовлені зношуванням контактного дроту і струмоприймачів. Ці витрати включають, окрім вартості контактного дроту, ще і трудові витрати по заміні проводів, надання «вікон» в графіці руху поїздів для виробництва робіт і частішого ремонту струмоприймачів.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Організація експлуатації і ремонту контактної мережі ліній електропередач	\|	Методи контролю стану струмоприймачів

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.012 сек.