ПРОВОД ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2002 года по МПК H01B5/08 H01B7/28 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к конструкциям многопроволочных проводов для воздушных линий, предназначенных для передачи электрической энергии в воздушных электрических сетях и линиях электрифицированного транспорта в качестве несущих тросов контактных подвесок.

Известна конструкция многопроволочного провода, содержащая выполненные из медной проволоки центральный сердечник, витки внутреннего и наружного повивов. ("Провода неизолированные для воздушных линий электропередачи" ГОСТ 839-80).

Такие конструкции проводов обладают большой электрической проводимостью, работают многие годы, их длительная эксплуатация в открытой атмосфере возможна благодаря относительно низкой скорости коррозии от воздействия окружающей среды. К недостаткам таких конструкций проводов относится их высокая стоимость и достаточно низкая механическая прочность, в результате которой изменение температур окружающей среды вызывает значительные колебания стрел провеса контактных проводов. Такие конструкции проводов марки М95 и М120 используют в качестве несущих тросов только на главных путях железнодорожного транспорта и для воздушных линий в зонах повышенной агрессивности атмосферы.

Известна конструкция многопроволочного провода, все повивы и центральный сердечник которых выполнены из стальных оцинкованных проволок (ГОСТ 3062-80 и ГОСТ 3063-80).

Такие конструкции проводов обладают высокой механической прочностью, но более низкой электрической проводимостью, подвержены коррозии, несмотря на то, что их изготовляют из оцинкованных проволок. При эксплуатации их необходимо дополнительно покрывать антикоррозионной смазкой.

Известна конструкция провода, все повивы и центральный сердечник которого выполнены из биметаллической проволоки сталемедной (Афанасьев А.С. Контактные сети трамвая и троллейбуса. М.: Транспорт, 1988, с.14).

Провода такой конструкции имеют достаточно высокую механическую прочность и электропроводимость, используют их на участках переменного тока, станционных путях. Биметаллическая проволока обеспечивает проводу достаточно высокую коррозионную стойкость от воздействия окружающей среды, однако технологическая схема производства биметаллической проволоки во многом определяет неоднородность распределения в ней металлов-компонентов, возможность образования микронадрывов в теле проволоки, в результате, возможно на отдельных участках возникновение электрохимической коррозии.

Известна комбинированная конструкция провода, включающая центральный сердечник и внутренний повив, выполненные из стальной оцинкованной проволоки, а наружный повив из биметаллической сталеалюминевой проволоки, изготовленного фирмой Хитати (Япония) для линии электропередачи через пролив. (Н.И. Белоруссов. Электрические кабели и провода. Справочник. М.: Энергия, 1971, с. 310).

Такая конструкция обладает высокой механической прочностью, но недостаточной электропроводностью.

Наиболее близкой по существенным признакам является конструкция комбинированного многопроволочного провода, состоящего из центрального сердечника, витков внутреннего и наружного повива, причем витки внутреннего повива и центральный сердечник выполнены из стальной проволоки с защитным покрытием из цинка, а витки наружного повива выполнены из бронзы. (Н.И. Белоруссов. Электрические кабели и провода. Справочник. М.: Энергия, 1971, с. 309).

Сталебронзовые провода обладают достаточной стойкостью к коррозии и электропроводимостью, но использование таких проводов мало оправдано, так как масса бронзовой проволоки больше медной, а электропроводимость меньше медной. Такие провода изготовляют сечением от 185 до 400 мм². Использование его в качестве несущего троса невозможно, кроме того, у них высокая стоимость.

Задачей, на решение которой направлена предлагаемое техническое решение, является создание конструкции провода, которая обеспечивает повышение электропроводности и механической прочности, долговечности провода для несущих тросов контактной сети и линий воздушной передачи электроэнергии.

Для решения этой задачи по варианту 1 в проводе, состоящем из центрального сердечника, витков внутреннего и внешнего повива, причем витки внутреннего повива и центральный сердечник выполнены из стальной проволоки с защитным покрытием, согласно изобретению витки наружного повива выполнены из меди, а защитное покрытие стальной проволоки выполнено, как минимум, из одного слоя никеля и/или хрома, и/или меди. При этом толщина защитного слоя центрального сердечника на 25-50% меньше толщины защитного слоя проволоки внутреннего повива. Кроме того, центральный сердечник может иметь шестигранное сечение, а также может быть выполнен из медной проволоки.

Поставленная задача достигается тем, что внутренний повив и центральный сердечник, выполненные из стальной проволоки, как минимум, с одним защитным слоем из никеля и/или хрома, и/или меди, обеспечивают эксплуатационную надежность за счет исключения электрокоррозии, т.е. позволяют исключить возникновение гальванической пары в проводе, и таким образом сохранить длительное время высокую механическую прочность, а наружный повив, выполненный из медной проволоки, обеспечивает высокую величину электропроводности и коррозионной стойкости провода от воздействия окружающей среды. Использование центрального сердечника с сечением в форме шестигранника, обеспечивает более плотный внутренний повив и, в результате, дополнительно повышается коррозионная стойкость провода. Если толщина защитного слоя центрального сердечника составляет менее 25% от толщины защитного слоя проволоки внутреннего повива, то невозможно достаточно надежно защитить его от коррозии, а если более 50% - то нерационально, так как плотное прилегание внутреннего повива к центральному сердечнику предохраняет от проникновения агрессивных компонентов окружающей среды внутрь провода. Выполнение центрального сердечника из медной проволоки способствует повышению электропроводности всего провода.

На фиг. 1 изображен провод по варианту 1.

Провод состоит из витков наружных повивов 1, выполненных из медной проволоки, центрального сердечника 2, внутреннего повива 3, причем сердечник 2 и повив 3 выполнены из стальной проволоки с защитным слоем 4 никеля и/или хрома, и/или меди.

Внутренний повив 3 и центральный сердечник 2 выполнены из стальной проволоки (Ст. 40-80), на которую гальваническим способом нанесен защитный слой никеля и/или хрома, и/или меди, наружный повив 1 изготавливают из медной катанки.

Предлагаемая конструкция работает следующим образом. В процессе эксплуатации провода центральный сердечник 2 и внутренний повив 3, выполненные из стальной проволоки, как минимум, с одним защитным слоем 4 хрома и/или никеля, и/или меди воспринимают нагрузки от растяжения, а наружный повив 1 из медной проволоки обеспечивает электрическую проводимость.

Для решения этой же задачи по варианту 2 в проводе, состоящем из центрального сердечника, витков внутреннего и внешнего повива, причем витки внутреннего повива и центральный сердечник выполнены из стальной проволоки с защитным покрытием из цинка, согласно изобретению витки наружного повива выполнены из меди, как минимум, с одним защитным слоем из никеля и/или хрома, толщина которого равна толщине защитного слоя стальной проволоки.

Поставленная задача достигается тем, что внешний повив, выполненный из медной проволоки, как минимум, с одним защитным слоем никеля и/или хрома, исключает процесс электрокоррозии, сохраняет высокую механическую прочность и электропроводность. При толщине защитного слоя медной проволоки менее толщины защитного слоя оцинкованной защитной проволоки в процессе эксплуатации возникают процессы электрокоррозии в теле провода. При толщине защитного слоя никеля и/или хрома более толщины слоя цинка стальной проволоки не происходит улучшения эксплуатационных характеристик и это приводит к перерасходу никеля и хрома.

На фиг. 2 изображена конструкция по варианту 2 предлагаемого провода.

Провод состоит из витков наружных повивов 1, выполненных из медной проволоки, центрального сердечника 2, имеющего шестигранное сечение, внутренних повивов 3, выполненных из стальной проволоки с защитным слоем 4 цинка, причем витки наружных повивов 1 выполнены с защитным слоем 5 никеля и/или хрома. Предлагаемая конструкция работает следующим образом. В процессе эксплуатации провода центральный сердечник 2 и внутренний повив 3, выполненные из стальной оцинкованной проволоки, воспринимают нагрузки от растяжения, а наружные повивы 1 из медной проволоки с защитным слоем 5 обеспечивает электрическую проводимость.

В известных заявителю конструкциях несущих тросов контактных подвесок и воздушных линий электропередачи, выполненных из проволок разных металлов, отсутствует защитный слой из никеля или хрома или меди стальной проволоки центрального сердечника, и витков внутреннего повива, а наружный повив которого выполнен из медной проволоки. Следовательно, можно считать, что предлагаемая конструкция провода электрического отвечает критерию "новизны".

Однако известно использование никеля в качестве защитного покрытия медных токопроводящих жил в проводах жаростойких для электродвигателей (Новые провода и кабели. Справочник Института промышленного развития. Информэлектро. М., 1994, с.12). Но то, что, как минимум, один защитный слой никеля и/или хрома, и/или меди позволяет использовать в качестве несущих тросов для контактной сети и для воздушных линий электропередачи комбинированный провод из стальной и медной проволоки, не является очевидным для специалистов, поэтому заявляемое решение обладает критерием "изобретательский уровень".

Предлагаемые варианты конструкций провода по своим электрическим характеристикам приближается к характеристикам чисто медного провода. При этом значительно сокращается потребление дефицитной меди.

Таким образом, предлагаемые варианты конструкции провода электрического позволяет обеспечить высокую механическую прочность (53,55 - 62,90 кгс/м²). Следовательно, колебания температур окружающей среды не будут вызывать значительных изменений стрел провеса контактных подвесок, повысится качество токосъема, при этом обеспечивается высокая коррозионная стойкость к атмосферному воздействию и к электрокоррозии, за счет защитного слоя никеля и/или хрома, и/или меди, формы центрального провода, обеспечивающего плотность внутреннего повива несущего сердечника. Значительно сокращается в процессе эксплуатации накопление повреждений, т.е. уменьшается количество стыковок провода. Таким образом, предлагаемая конструкция провода позволяет сохранить длительное время механическую прочность, электропроводимость. Следовательно, увеличить срок его службы.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к конструкциям многопроволочных проводов для воздушных линий, используемых для передачи электрической энергии в воздушных электрических сетях и линиях электрифицированного транспорта в качестве несущих тросов контактных подвесок. Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является повышение электропроводности и механической прочности, долговечности электрических проводов для несущих тросов контактной сети и линий воздушной передачи электроэнергии. Провод состоит из витков наружного повива, выполненного из медной проволоки, центрального сердечника, внутренних повивов, причем сердечник и повив выполнены из стальной проволоки как минимум с одним защитным слоем никеля, и/или хрома, и/или меди. Или провод состоит из витков наружного повива, выполненного из медной проволоки, центрального сердечника и внутренних повивов, выполненных из стальной проволоки с защитным слоем цинка, причем витки наружных повивов выполнены как минимум с одним защитным слоем никеля и/или хрома. 4 с. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Провод электрический, состоящий из центрального сердечника, витков внутреннего и наружного повивов, причем витки внутреннего повива и центральный сердечник выполнены из стальной проволоки с защитным покрытием, отличающийся тем, что витки наружного повива выполнены из меди, а защитное покрытие стальной проволоки выполнено как минимум из одного слоя никеля, и/или хрома, и/или меди. 2. Провод электрический по п. 1, отличающийся тем, что центральный сердечник имеет шестигранное сечение. 3. Провод электрический по п. 1, отличающийся тем, что толщина защитного слоя никеля, и/или хрома, и/или меди стальной проволоки центрального сердечника на 25-50% меньше толщины защитного слоя стальной проволоки внутреннего повива. 4. Провод электрический, состоящий из центрального сердечника, витков внутреннего и наружного повивов, причем витки внутреннего повива выполнены из стальной проволоки с защитным покрытием, отличающийся тем, что центральный сердечник и витки наружного повива выполнены из меди, а защитное покрытие стальной проволоки выполнено как минимум из одного слоя никеля, и/или хрома, и/или меди. 5. Провод электрический по п. 4, отличающийся тем, что центральный сердечник имеет шестигранное сечение. 6. Провод электрический, состоящий из центрального сердечника, витков внутреннего и наружного повивов, причем витки внутреннего повива и центральный сердечник выполнены из стальной проволоки с защитным слоем цинка, отличающийся тем, что витки наружного повива выполнены из меди как минимум с одним защитным слоем никеля и/или хрома. 7. Провод электрический по п. 6, отличающийся тем, что центральный сердечник имеет шестигранное сечение. 8. Провод электрический по п. 6, отличающийся тем, что толщина слоя никеля и/или хрома как минимум равна толщине защитного слоя цинка стальной проволоки. 9. Провод электрический, состоящий из центрального сердечника, витков внутреннего и наружного повивов, причем витки внутреннего повива выполнены из стальной проволоки с защитным слоем цинка, отличающийся тем, что центральный сердечник и витки наружного повива выполнены из меди как минимум с одним защитным слоем никеля и/или хрома. 10. Провод электрический по п. 9, отличающийся тем, что центральный сердечник имеет шестигранное сечение. 11. Провод электрический по п. 9, отличающийся тем, что толщина слоя никеля и/или хрома как минимум равна толщине защитного слоя цинка стальной проволоки.