Характеристики токоприемников

Конструкцию токоприемника для определенных условий эксплуатации выбирают по нагрузочной способности с учетом его статической, амплитудно-частотной и аэродинамической характеристик, а также приведенной массы.

Нагрузочная способностьтокоприемника – это максимальное значение рабочего тока, который токоприемник может снимать с контактного провода. Нагрузочную способность токоприемников устанавливают для двух режимов – движения и стоянки ЭПС.

Как мы уже знаем, по нагрузочной способности различают токоприемники тяжелого (Т) и легкого (Л) типов. Токоприемники типа Т предназначены для грузовых и пассажирских электровозов постоянного тока и двойного питания. При движении ЭПС они должны обеспечивать съем с контактного провода длительного тока 2200 А, при стоянке – 300 А для расчетного зимнего режима и 160 А для расчетного летнего режима. Токоприемники типа Л предназначены для грузовых и пассажирских электровозов переменного тока, для электропоездов переменного и постоянного тока. При движении ЭПС они должны обеспечивать съем с контактного провода длительного тока 500 А, при стоянке – 80 А для расчетного зимнего режима и 50 А для расчетного летнего режима.

Для токоприемников обоих типов допускается в течение 1 минуты ток в 1,4 раза больший номинального длительного тока.

Статическая характеристика – зависимость активного (при движении вверх) и пассивного (при движении вниз) нажатий, создаваемых подъемными пружинами, от положения полоза по высоте, приведена на рисунке 100.

Рисунок 100 – Статическая характеристика токоприемника

В диапазоне рабочей высоты должно быть:

для Л: P_а≥60 Н, P_п≤90 Н,

для Т: P≥ 100Н, P_п≤130 Н.

Разница между наибольшими и наименьшими нажатиями при одностороннем движении токоприемника в диапазоне рабочей высоты должна составлять не более 15 Н у токоприемников типа Т и 10 Н у Л.

Амплитудно-частотная характеристика, приведенная на рисунке 101,показывает, при каких сочетаниях амплитуды и частоты колебаний полоза начинают происходить полные отрывы полоза от контактного провода.

Рисунок 101 – Амплитудно-частотная характеристика токоприемника; 1 – m_т=24,5 кг; 2 – m_т=33,5 кг.

Аэродинамическая характеристикатокоприемника приведена на рисунке 102 и представляет собой зависимость подъемной силы токоприемника от скорости воздушного потока (скорости движения токоприемника).

Рисунок 102 – Аэродинамическая характеристика токоприемника

Аэродинамическую характеристику получают в результате продувок токоприемника в аэродинамической трубе или линейными испытаниями.

Мы уже знаем, что аэродинамическое нажатие токоприемника, обусловленное аэродинамической подъемной силой, равно

P_аэ = k V ²,

где k – коэффициент, характеризующий аэродинамические свойства элементов подвижных рам и полозов;

V – скорость движения токоприемника или скорость встречного воздушного потока, м/с².

Испытания токоприемников показывают, что аэродинамическая подъемная сила зависит главным образом от аэродинамической характеристики полоза: подъемная сила рам обычно не превышает 30 % подъемной силы полозов.

Приведенная массатокоприемника m_т – условная масса, сосредоточенная в точке контакта полоза с КП и оказывающая такое же воздействие на подвеску, как и реальный токоприемник.

Приведенная масса токоприемника зависит как от его геометрических размеров, так и от жесткости пружин кареток полоза, трения в шарнирах подвижных рам, размера демпфирования рам и полоза токоприемника; она несколько изменяется от высоты подъема токоприемника.

Для практических целей приведенную массу токоприемника с подрессоренным полозом принимают равной сумме массы полоза m_п и приведенной массы подвижных рам m_р, т. е. m_т = m_п + m_р.

У токоприемников, предназначенных для скоростей до 160 км/ч, приведенная масса должна быть:

для Л: m_т≤33 кг,

для Т: m_т≤45 кг.

Динамическая характеристикатокоприемника – зависимость приведенной массы от высоты подъема токоприемника.

5.2.4. Влияние основных параметров токоприемников на качество токосъема

К основным параметрам токоприемников, оказывающим влияние на качество токосъема относятся:

а) статическое нажатие;

б) приведенная масса;

в) аэродинамическая подъемная сила; г) параметры демпфирования.

Еще раз запишем:

(179)

Для наглядности у динамической составляющей пишем «±», на самом деле этот знак «зашит» в самой P_дин – знакопеременной величиной является ускорение точки контакта d²y/dt².

Статическое нажатие неодинаково при подъеме полоза (активное нажатие), и при опускании полоза (пассивное нажатие) за счет трения в шарнирах токоприемника:

(180)