Электрооборудование силовой цепи ЭПС

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

На магистральном ЭПС применяют токоприемники пантографного типа;

На каждом электровозе установлено по два токоприемника (кроме электровозов ЧС200, ЧС6 и ВЛ15. имеющих четыре токоприемника); в работе обычно находится только один, задний по ходу. 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, ЧС6 и ВЛ15 одновременно в работе участвуют два токоприемника ввиду большой мощности тяговых электродвигателей и, соответственно, большого потребляемого тока. На моторном вагоне электропоезда устанавливают по одному токоприемнику, а на крышах смонтирова­ны высоковольтные соединения для их параллельной работы.

По способу действия привода различают токоприемники опускающиеся поднимающиеся при подаче сжатого воздуха в цилиндры привода.

На железных дорогах России применяют токоприемники поднимающиеся при подаче сжатого воздуха в цилиндры привода.

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

где Ро - нажатие, создаваемое подъемными пружинами;

Ртр - сила трения в шарнирах;

Раэр - аэродинамическая составляющая сила, определяемая воздействием на токоприемник воздушных масс при движении локомотива;

т_тн - приведенная масса токоприемника — это условная масса сосредоточенная в точке соприкосновения полоза и контактного провода и оказывающая такое же воздействие на контактный провод, как и реальный токоприемник, она изменяется в зависимости от высоты подъема полоза;

- вертикальная составляющая ускорения полоза токоприемника.

Алгебраическую сумму Ро и Ртр называют статическим нажатием, а кривые изменения этого нажатия от высоты подъема полоза - статической характеристикой (рис. 3.2). Сплошные кривые характеризуют активное нажатие полоза Р1 = Ро - Ртр при его подъеме, а штриховые — пассивное нажатие полоза Р2 = Ро + Ртр при его опускании.

Токоприемник будет работать без дугообразования, если

где - минимальное нажатие, обеспечивающее надежное контактное соединение полоза с проводом.

Следовательно, минимальная статическая сила нажатия , т.е. она должна быть тем больше, чем больше приведенная масса.

Существенное влияние на качество токосъема оказывает и материал сменных вставок (накладок) полоза. Вставки изготовляют из материала с малым удельным сопротивлением, стойкого к дугообразованию, обладающего достаточно высокой износостойкостью и в то же время, обеспечивающего минимальный износ контактного провода. Широко применяемые медные контактные накладки вызывают интенсивный износ контактного

провода и быстро изнашиваются сами. Медные накладки первоначально применяли в сочетании с консистентной графитовой смазкой, а позже начали использовать более совершенную твердую графитовую смазку. В последние годы преимущественно ис пользуются контактные вставки из так называемых самосмазывающихся материалов — угольные вставки и металлокерамические на железной или медной основе.

Конструктивное выполнение токоприемников. По конструкции токоприемники бывают: четырехрычажные, (рис. 3.3, а, в) двухрычажные, (рис. 3.3, б), однорычажные (асимметричные) и двухступенчатые, (рис. 3.3, г). Четырехрычажные токоприемники (П-1, П -1В, П - ЗА, П- 5А, 9РР, I0PP5 и др.) имеют на каждом нижнем валу по два рычага, двухрычажные (П-7А, П-7Б, Л-13У, Л-14М и д.р.) — по одному рычагу, последние наиболее распространены на ЭПС как в России так и за рубежом. В токоприемниках отечественного производства (рис. 3.4,а) при впуске сжатого воздуха в цилиндр 10 поршень его перемешает шток // 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 пружины поворачивают валы 14 и 75, закрепленные в подшипниках 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 кривошипный рычаг 12, и вал 14 поворачивается по часовой стрелке. Вращение вала 14 передается тягами 2 и 8 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 подъемных пружин.

Основания токоприемников чаще всего сваривают из тонко- I стенных стальных швеллеров или прямоугольных труб (П-7), на I которых укрепляют подъемно-опускающие механизмы.

Нижние рамы или рычаги выполнят чаще всего из пустотелых ко- I нусных стальных труб. Они шарнирно на шариковых подшипниках I соединены с верхними рамами, изготовленными из стальных труб.

Верхние рамы соединены друг с другом с помощью шарниров на шариковых подшипниках, на осях которых находятся две ка- I ретки: по одной с каждой стороны. На каретках укрепляют полоз I или два полоза с медными или металлокерамическими накладка- I ми или угольными вставками. Все шарнирные соединения рамы снабжают медными гибкими шунтами, по которым проходит ток. Благодаря этому уменьшается сопротивление в сочленении и оно I предохраняется от разрушения током

Каретки состоят из шарнирно связанных рычагов 3 и 4 и пружин 1 (рис. 3.6). Каретки, показанные на рис. 3.6,а,б широко распространены на отечественных токоприемниках. Они обеспечивают упругость подвешивания полозов 2 в направлении движения.