УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ИНОРОДНЫХ ТЕЛ С ТОКОВЕДУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ Российский патент 1996 года по МПК H02G7/16 

Изобретение относится к устройствам для удаления инородных тел с токоведущих элементов.

Известны устройства для удаления инородных тел с токоведущих элементов, основанные на преобразовании электрических импульсов в механические (авт. св. N 615560, кл. Н О2 G 7/16, 1978; N 909739, 1982).

Данные устройства работают недостаточно эффективно.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому является устройство для очистки от гололеда контактного провода, подвешенного на несущем тросе, содержащее имеющий механический контакт с токоведущим элементом исполнительный блок, последовательно соединенный с нелинейным блоком, конденсатор, источник питания и приемный элемент (авт. св. СССР N 1275616, кл. H O2 G 7/16, 1986).

Недостатками указанного устройства являются недостаточная эффективность, сложность конструкции, недостаточная надежность в эксплуатации.

Технический результат изобретения устранение отмеченных недостатков в разработанной конструкции устройства для удаления инородных тел с токоведущих элементов.

Указанный результат достигается тем, что в устройстве для удаления инородных тел с токоведущих элементов, содержащем имеющий механический контакт с токоведущим элементом исполнительный блок, последовательно соединенный с нелинейным блоком, конденсатор, источник питания и приемный элемент, согласно изобретению, исполнительный блок выполнен в виде пьезоэлемента, имеющего электрический контакт с токоведущим элементом, конденсатор включен параллельно пьезоэлементу и нелинейному блоку, а приемный элемент выполнен в виде коронирующего электрода.

Указанный результат достигается также тем, что устройство дополнительно содержит термореле, включенное между приемным элементом и нелинейным блоком.

Указанный результат достигается тем, что в цепь приемного элемента включен выпрямитель.

Выполнение исполнительного блока в виде пьезоэлемента, имеющего электрический контакт с токоведущим элементом, включение конденсатора параллельно пьезоэлементу и нелинейному блоку, выполнение приемного элемента в виде коронирующего электора, включение термореле между приемным элементом и нелинейным блоком, включение выпрямителя в цепь приемного элемента все эти признаки определяют новизну данного технического решения.

Сходных технических решений в области устройств для удаления инородных тел с токоведущих элементов и смежных областях техники при патентном поиске не обнаружено, что позволяет вынести суждение о том, что предлагаемое устройство обладает существенными отличиями.

На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 то же, с термореле; на фиг. 3 предлагаемое устройство с выпрямителем, включенным в цепь приемного элемента; на фиг. 4 одна из возможных вольт-амперных характеристик нелинейного блока (в данном случае использован динистор).

Устройство для удаления инородных тел с токоведущих элементов (фиг. 1) содержит пьезоэлемент 1, имеющий электрический контакт с токоведущим элементом 2, нелинейный блок 3 последовательно соединенный с пьезоэлементом 1, конденсатор 4, включенный параллельно пьезоэлементу 1 и блоку 3, приемный элемент 5, выполненный в виде коронирующего электрода.

Устройство (фиг. 2) содержит термореле 6, включенное между приемным элементом 5 и нелинейным блоком 3.

Устройство (фиг. 3) содержит выпрямитель 7, включенный в цепь приемного элемента 5.

На фиг. 4 изображена вольтамперная характеристика (ВАХ) 9 нелинейного блока 3 с напряжениями срабатывания 10 (U₁₀) и закрытия (U₁₁).

Рассмотрим работу предлагаемой конструкции на примере устройства для удаления гололеда с контактных проводов железнодорожной электросети постоянного тока (фиг. 1).

Токоведущий элемент 2 (контактный провод) подключен к одному из полюсов источника питания (источник питания на фиг. 1 не показан), например к положительному полюсу, и, следовательно, имеет некоторый положительный потенциал _т9. Отрицательный полюс того же источника питания заземлен, его потенциал _o равен 0. Вокруг токоведущего элемента 2 возникает электрическое поле, потенциал которого уменьшается с увеличением расстояния до токоведущего элемента 2. Коронирующий электрод 5 размещается острием к поверхности земли (фиг. 1), т. е. в сторону уменьшения потенциала. Острие электрода 5 находится в точке поля с потенциалом , при этом в результате чего между токоведущим элементом 2 и острием электрода 5 возникает разность потенциалов , которая обеспечивает питание рассматриваемой схемы. Величина U_пит зависит от длины коронирующего электрода и напряжения источника питания. Таким образом, коронирующий электрод 5 как приемный элемент служит для приема потенциала электрического поля, созданного контактным проводом 1, и является вторым полюсом источника питания схемы по фиг. 1.

Под действием разности потенциалов U_пит конденсатор 4 начнет заряжаться. Поскольку конденсатор 4 и цепочка "блок 3 пьезоэлемент 1" соединены параллельно, в напряжение на конденсаторе 4 U_c в данном случае пропорционально напряжению на нелинейном блоке 3 U_БН, то, когда величина U_c достигнет значения, при котором U_БН U₁₀ (фиг. 4 и фиг. 1), нелинейный блок сработает (его сопротивление резко снизится), и конденсатор 4 начнет разряжаться через пьезоэлемент 1, в результате чего пьезоэлемент 1 деформируется. Эта деформация будет передаваться токоведущему элементу 2, поскольку пьезоэлемент 1 имеет механический контакт с последним, причем воздействие деформации на токоведущий элемент 2 будет иметь вид удара или встряхивания, в результате чего произойдет удаление инородных тел (в данном случае гололеда) с поверхности токоведущего элемента 2.

После того, как напряжение U_c на конденсаторе 4 снизится до напряжения U₁₁ ( фиг. 4), сопротивление нелинейного блока 3 возрастает, конденсатор 4 начнет заряжаться, а остаточное напряжение на пьезоэлементе 1 исчезает за счет саморазряда, так как пьезоэлемент 1 не является чисто емкостным сопротивлением. Время саморазряда можно уменьшить путем шунтирования пьезоэлемента 1 дополнительным резистором. Таким образом, процесс встряхивания токоведущего элемента 2 (контактного провода) будет периодически повторяться. Промежуток времени между двумя деформациями пьезоэлемента 1 определяется временем заряда T₃ конденсатора 4, которое зависит от активных и реактивных параметров схемы (фиг. 1), в том числе и от удельного сопротивления атмосферного воздуха.

Известно, что гололед на контактных проводах образуется при высокой влажности и, соответственно, пониженном в несколько десятков раз сопротивлений атмосферного воздуха. Подбором емкости конденсатора 4 и формы коронирующего электрода 5 можно добиться большого Т₃ (1 ч и более) при нормальных условиях и малого Т₃ (1 2 мин) при гололедоопасной погоде. Таким образом, частота встряхиваний токоведущего элемента 2 регистрируется автоматически.

Работа устройства при включении термореле 6 (например, биметаллического) между приемным элементом 5 и нелинейным блоком 3 (фиг. 2) осуществляется следующим образом. При температуре воздуха выше +1 +5^oС контакты реле разомкнуты, и питание устройства отключено (это достигается подбором термореле соответствующего типа). При температуре ниже +1 +5^oС контакты термореле 6 замыкаются, работа устройства происходит так, как описано выше. Таким образом, встряхивание токоведущего элемента 2 происходит только при гололедоопасных атмосферных условиях.

Включение выпрямителя 7 (фиг. 3), в цепи приемного элемента позволяет использовать предлагаемое устройство в цепях с переменным напряжением. Выпрямитель 7 преобразует переменное напряжение сети в постоянное, которое и используется для питания схемы. В остальном работа устройства аналогична вышеописанному.

По сравнению с прототипом повышена эффективность работы и упрощена конструкции устройства. ЫЫЫ2

Сущность изобретения: устройство содержит последовательно соединенные пьезоэлемент, имеющий механический и электрический контакт с токоведущим элементом, и нелинейный блок, подключенный параллельно им конденсатор и приемный элемент, выполненный в виде коронирующего электрода. При таком выполнении воздействие деформации пьезоэлемента на токоведущий элемент будет иметь вид удара при встряхивания. 2 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для удаления инородных тел с токоведущих элементов, содержащее имеющий механический контакт с токоведущим элементом исполнительный блок, последовательно соединенный с нелинейным блоком, конденсатор, источник питания и приемный элемент, отличающееся тем, что исполнительный блок выполнен в виде пьезоэлемента, имеющего электрический контакт с токоведущим элементом, конденсатор включен параллельно пьезоэлементу и нелинейному блоку, а приемный элемент выполнен в виде коронирующего электрода. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит термореле, включенное между приемным элементом и нелинейным блоком. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что в цепь приемного элемента включен выпрямитель.