СПОСОБ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПО ПРОВОДУ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ СРЕДСТВА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ЛЬДА С ПРОВОДА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2011 года по МПК H02G7/00 

Группа изобретений относится к электротехнике и может быть использована при удалении льда с проводов воздушных линий электропередачи для перемещения средства для удаления льда.

Известен способ перемещения по проводам линий электропередачи средств для удаления льда - роликов-ледорезов, основанный на использовании наземного транспортного средства - трактора, связанного с роликами-ледорезами посредством штанги (Авторское свидетельство №1372442, з. 09.12.1985, оп. 07.02.88).

Устройство для осуществления этого способа содержит установленные на транспортном средстве штанги по числу очищаемых проводов с закрепленными на них средствами для удаления льда, а именно роликами-ледорезами. Штанги, закрепленные на транспортном средстве - тракторе, перемещают под проводами вдоль линии электропередачи. При этом ролики-ледорезы, накатываясь на участки проводов, покрытых гололедом, последовательно приподнимают и перегибают их, разрушая гололедные отложения на проводах, и очищают их.

Недостатком указанных решений является невысокая эффективность удаления льда вследствие использования наземного транспортного средства - трактора.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является способ перемещения по проводу линии электропередачи средства для удаления льда, основанный на использовании взаимосвязанного со средством для удаления льда средства передвижения, установленного с возможностью перемещения вдоль провода линии электропередачи и работающего под воздействием электромагнитного поля провода (авторское свидетельство №666601, з. 12.12.1977, оп. 05.06.1979).

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип в отношении устройства, является устройство для удаления льда с проводов воздушных линий электропередачи (авторское свидетельство №666601, з. 12.12.1977, оп. 05.06.1979), которое содержит корпус, выполненный в виде ведомой каретки, установленной на проводе с возможностью перемещения вдоль него. Каретка снабжена источником питания, выполненным в виде трансформатора дроссельного типа, и средством передвижения, выполненным в виде подключенного к трансформатору двигателя, вращение которого через редукторы передается на колеса, выполненные в виде ведущих роликов. Средство для удаления льда выполнено в виде ледорезов, взаимосвязанных с ведущими роликами.

Недостатком данного способа и устройства, принятого за прототип, является низкий КПД устройства, осуществляющего данный способ, и, как следствие, большой вес и большие габариты устройства, что затрудняет эксплуатацию. Кроме того, большие габариты и вес известного устройства не позволяют использовать его на линиях электропередачи с малым напряжением. Использование для передвижения устройства электропривода, запитанного на колеса, может привести в случаях сильного обледенения провода к застреванию или пробуксовке устройства, что, в свою очередь, может привести к механическому повреждению и деформации самого провода линии электропередачи. Также недостатком является большая потребляемая мощность устройства.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая группа изобретений, является улучшение эксплуатационных характеристик устройства для перемещения по проводу линии электропередачи средства для удаления льда с провода, а именно повышение КПД устройства, уменьшение его габаритов, веса, потребляемой мощности, исключение вероятности механического повреждения провода линии электропередачи.

Для решения поставленной задачи в способе перемещения по проводу линии электропередачи средства для удаления льда с провода, который осуществляют под воздействием электромагнитного поля провода линии электропередачи, обеспечивая перемещение вдоль провода средства передвижения и связанного с ним средства для удаления льда, согласно изобретению средство передвижения выполняют с использованием левистической катушки и как минимум одного постоянного магнита, между которыми поочередно генерируют силы притяжения и отталкивания с обеспечением поступательного движения по проводу линии электропередачи средства передвижения и связанного с ним средства для удаления льда.

Левистическую катушку выполняют в виде как минимум одного соленоида постоянного тока с тороидальным сердечником из ферромагнитного материала.

Для решения поставленной задачи в первом варианте устройства для перемещения по проводу линии электропередачи средства для удаления льда с провода, содержащего корпус, выполненный с возможностью установки на проводе линии электропередачи, снабженный средством передвижения и источником питания, согласно изобретению средство передвижения содержит подвижный модуль, выполненный с возможностью перемещения относительно корпуса, и взаимодействующую с ним левистическую катушку, неподвижно закрепленную на корпусе и взаимосвязанную с источником питания, при этом подвижный модуль включает как минимум один постоянный магнит и средство фиксации подвижного модуля, выполненное с возможностью взаимодействия с проводом линии электропередачи.

Левистическая катушка выполнена в виде как минимум одного соленоида постоянного тока с тороидальным сердечником из ферромагнитного материала.

Средство фиксации подвижного модуля выполнено в виде электромагнитного тормоза, включающего катушку, сердечник и тормозную колодку, подпружиненную к проводу.

Корпус содержит элементы крепления для установки средства для удаления льда.

Во втором варианте устройства для перемещения по проводу линии электропередачи средства для удаления льда с провода, содержащего корпус, выполненный с возможностью установки на проводе линии электропередачи, снабженный средством передвижения и источником питания, согласно изобретению средство передвижения содержит подвижный модуль, выполненный с возможностью перемещения относительно корпуса, и взаимодействующий с ним как минимум один постоянный магнит, неподвижно закрепленный на корпусе, при этом подвижный модуль включает как минимум одну левистическую катушку, взаимосвязанную с источником питания, и средство фиксации подвижного модуля, выполненное с возможностью взаимодействия с проводом линии электропередачи.

Левистическая катушка выполнена в виде как минимум одного соленоида постоянного тока с тороидальным сердечником из ферромагнитного материала.

Средство фиксации подвижного модуля выполнено в виде электромагнитного тормоза, включающего катушку, сердечник и тормозную колодку, подпружиненную к проводу.

Корпус содержит элементы крепления для установки средства для удаления льда.

Предлагаемый способ перемещения по проводу линии электропередачи средства для удаления льда с провода и устройство для его осуществления иллюстрируются следующими чертежами:

На фиг.1 представлен первый вариант устройства.

На фиг.2 представлен второй вариант устройства.

Устройство для осуществления способа, приведенное на фиг.1, содержит корпус, выполненный с возможностью установки на проводе 1 линии электропередачи, состоящий из трех основных блоков: центрального блока 2, с размещенными в нем источником питания 3, средством передвижения 4, блоком управления 5; и периферийных блоков 6, 7 для размещения идентичных средств 8, 9 для удаления льда. В качестве средств 8, 9 для удаления льда могут быть использованы различные сменные функциональные головки, выполненные, например, в виде роликов с зубчатой поверхностью или ножей-ледорезов или нагревательного элемента, удаляющего лед посредством плавления и т.д.

Блок управления 5 запитан от источника питания 3. Корпус включает выполненные из листового алюминия кожухи: цилиндрический кожух 10 центрального блока 2 и конусообразные кожухи 11 периферийных блоков 6,7, платформу 12, выполненную в виде эбонитовой трубки, профилированные колесики 13, отражатели 14, выполненные, например, из стекломиканита. Кожухи 11 снабжены отверстиями для удаления льда и воды (на чертеже не показаны). Отражатели 14 препятствуют проникновению льда или воды в центральный блок 2, также они являются опорными площадками для установки средств 8, 9 для удаления льда. Для этой цели отражатели 14 снабжены элементами 15 для крепления средств 8, 9 для удаления льда, которые выполнены известным образом, например в виде болтового соединения. Источник питания 3 представляет собой катушку индуктивности 16, челночным способом намотанную на тороидальный сердечник 17 из ферромагнитного материала, в которой под действием электромагнитного поля провода линии электропередачи возникает энергия электродвижущей силы, используемая для работы заявляемого устройства. Работа средства передвижения 4 основана на использовании метода технической левитации (см. http://www.metodolog.ru/01346/01346.html). Средство передвижения 4 содержит подвижный модуль 18, выполненный с возможностью перемещения относительно платформы 12, и взаимодействующую с ним левистическую катушку 19, неподвижно закрепленную на платформе 12 и взаимосвязанную с источником питания 3. Подвижный модуль 18 содержит втулку 20 из диэлектрического материала с закрепленным на ней постоянным магнитом 21. На втулке 20 закреплено средство фиксации подвижного модуля 18, выполненное, например, в виде электромагнитного тормоза. Электромагнитный тормоз включает катушку 22, получающую питание от блока управления 5, сердечник 23 электромагнитного тормоза и тормозную колодку 24, подпружиненную к проводу 1 линии электропередачи. Средство передвижения 4 содержит ограничитель 25 длины перемещения подвижного модуля 18. Левистическая катушка 19 представляет собой соленоид постоянного тока с тороидальным сердечником из ферромагнитного материала. Левистическая катушка 19 питается от источника питания 3 посредством выпрямительного мостика 26 и переключателя полярности 27.

Устройство для осуществления способа, приведенное на фиг.2, содержит корпус, установленный на проводе 1 линии электропредачи, состоящий из трех основных блоков: центрального блока 2, с размещенными в нем источником питания 3, средством передвижения 4, блоком управления 5; и периферийных блоков 6, 7 для размещения средств 8, 9 для удаления льда. Также как и в первом варианте, в качестве средств 8, 9 для удаления льда могут быть использованы различные сменные функциональные головки, выполненные, например, в виде роликов с зубчатой поверхностью или ножей-ледорезов или нагревательного элемента, удаляющего лед посредством плавления и т.д.

Конструкция заявляемого устройства по второму варианту (фиг.2) отличается от конструкции устройства по первому варианту различным выполнением средства передвижения 4. В отличие от первого варианта постоянный магнит 21 жестко закреплен на платформе 12, а левистическая катушка 19 установлена на подвижном модуле 18 посредством крепления ко втулке 20. Конечный выключатель 31 установлен на постоянном магните 21. Как и в первом варианте, левистическая катушка 19 запитана от источника питания 3 посредством выпрямительного мостика 26 и переключателя полярности 27.

Работа устройства, приведенного на фиг.1, осуществляется следующим образом.

Передвижение заявляемого устройства осуществляется в пределах одного пролета линии электропередачи с запуском и остановкой с дистанционного пульта управления или с пульта управления диспетчером кодированным сигналом по высокочастотной связи, которой оборудуются почти все высоковольтные линии электропередачи. Блок управления 5, запитанный от источника питания 3, включается и отключается при получении высокочастотного сигнала с антенны 28 через высокочастотные приемники, выполненные с возможностью переключения в положения «пуск» и «стоп». Блок управления 5 автоматически управляет переключателем полярности 27, изменяя направление электромагнитного поля левистической катушки 19, в зависимости от положения конечных выключателей 29, 30 направления движения устройства по пролету (вправо, влево), согласовывая элементами логики в блоке управления 5 момент включения катушки 22 электромагнитного тормоза с работой конечных выключателей 31, 32 перемещения подвижного модуля 18. Конечные выключатели 29, 30 направления движения устройства установлены на внешних торцевых поверхностях кожухов 11. Конечный выключатель 31 установлен на левистической катушке 19, конечный выключатель 32 установлен на ограничителе 25 длины перемещения подвижного модуля 18. Устройство устанавливают на провод 1 линии электропредачи. В статическом состоянии «отключено» устройство стоит с отключенным электромагнитным тормозом с тормозной колодкой 24, подпружиненной к проводу 1 в том месте пролета, в котором ее застал сигнал «стоп». Цепи питания блока управления 5, питание средства передвижения 18 и питание катушки 22 электромагнитного тормоза - отключены.

При кратковременном получении высокочастотного сигнала с антенны 28 высокочастотный приемник «пуск» включает в работу блок управления 5. В зависимости от положений контактов 31, 32 конечных выключателей положений подвижного модуля 18 с постоянным магнитом 21, используя элементы логики, блок управления 5 согласовывает сигналы на включение катушки 22 электромагнитного тормоза и переключателя полярности 27.

При выборе элементами логики блока управления 5 направления движения устройства вправо сигнал с блока управления 5 определяет полярность на левистической катушке 19 таким образом, чтобы ее электромагнитный поток был направлен встречно магнитному потоку постоянного магнита 21 (т.е. генерируют силы отталкивания), одновременно в блоке управления 5 формируется сигнал на включение катушки 22 электромагнитного тормоза. Расторможенная втулка 20 передвижения подвижного модуля 18, под действием встречных магнитного поля постоянного магнита 21 и электромагнитного поля левистической катушки 19, передвигается вправо до момента срабатывания конечного выключателя 32. В крайнем правом положении подвижного модуля 18 с постоянным магнитом 21 катушка 22 электромагнитного тормоза отключается, под действием пружины тормозная колодка 24 прижимается к проводу 1, фиксируя положение подвижного модуля 18 с постоянным магнитом 21. В то же время, блок управления 5 формирует сигнал на переключатель полярности 27, который меняет полярность на левистической катушке 19, изменяя направление электромагнитного поля на согласное по отношению к магнитному полю постоянного магнита 21 (т.е. генерируют силы притяжения). Так как подвижный модуль 18 заторможен, по отношению к проводу 1, то под действием результирующего магнитного поля платформа 12 на профилирующих колесах 13 подкатывается вправо к заторможенному на проводе 1 постоянному магниту 21, до срабатывания конечного выключателя 31. В этом положении снова блок управления 5 формирует сигнал на включение катушки 22 электромагнитного тормоза и на изменение полярности на левистической катушке 19. Начнется новый цикл передвижения устройства вправо. Устройство будет циклически передвигаться вправо по пролету, пока не упрется в правую гирлянду изоляторов данного пролета линии. Тогда срабатывает правый конечный выключатель 30 направления движения.

Элементы логики в блоке управления 5 переформируют сигналы управления переключателя полярности 27 и включения катушки 22 электромагнитного тормоза на противоположные и устройство будет двигаться влево до срабатывания конечного выключателя 29 направления движения, при упоре в левую гирлянду изоляторов пролета и снова, автоматически, устройство изменит направление вправо.

При поступлении высокочастотного сигнала с антенны 28 на высокочастотный приемник «стоп» устройство остановится, заторможенное тормозной колодкой 24, подпружиненной к проводу 1 линии электропередачи.

Работа устройства, приведенного на фиг.2, осуществляется следующим образом.

При кратковременном получении высокочастотного сигнала с антенны 28 высокочастотный приемник «пуск» включает в работу блок управления 5. В зависимости от положений контактов 31, 32 конечных выключателей положений подвижного модуля 18 с левистической катушкой 19, используя элементы логики, блок управления 5 согласовывает сигналы на включение катушки 22 электромагнитного тормоза и переключателя полярности 27.

При выборе элементами логики блока управления 5 направления движения устройства вправо сигнал с блока управления 5 определяет полярность на левистической катушке 19 таким образом, чтобы ее электромагнитный поток был направлен встречно магнитному потоку постоянного магнита 21 (генерируют силы отталкивания), одновременно в блоке управления 5 формируется сигнал на включение катушки 22 электромагнитного тормоза. Расторможенная втулка 20 передвижения подвижного модуля 18, под действием встречных магнитного поля постоянного магнита 21 и электромагнитного поля левистической катушки 19, передвигается вправо до момента срабатывания конечного выключателя 32. В крайнем правом положении подвижного модуля 18 с левистической катушкой 19 катушка 22 электромагнитного тормоза отключается, под действием пружины тормозная колодка 24 прижимается к проводу 1, фиксируя положение подвижного модуля 18 с левистической катушкой 19. В то же время, блок управления 5 формирует сигнал на переключатель полярности 27, который меняет полярность на левистической катушке 19, изменяя направление электромагнитного поля на согласное по отношению к магнитному полю постоянного магнита 21 (генерируют силы притяжения), закрепленного на платформе 12. Так как подвижный модуль 18 заторможен, по отношению к проводу 1, то под действием результирующего магнитного поля платформа 12 на профилирующих колесах 13 подкатывается вправо к заторможенной на проводе 1 левистической катушке 19, до срабатывания конечного выключателя 31. В этом положении снова блок управления 5 формирует сигнал на включение катушки 22 электромагнитного тормоза и на изменение полярности на левистической катушке 19. Начнется новый цикл передвижения устройства вправо. Устройство будет циклически передвигаться вправо по пролету, пока не упрется в правую гирлянду изоляторов данного пролета линии. Тогда срабатывает правый конечный выключатель 30 направления движения.

Элементы логики в блоке управления 5 переформируют сигналы управления переключателя полярности 27 и включения катушки 22 электромагнитного тормоза на противоположные и устройство будет двигаться влево до срабатывания конечного выключателя 29 направления движения, при упоре в левую гирлянду изоляторов пролета и снова, автоматически, устройство изменит направление вправо.

При поступлении высокочастотного сигнала с антенны 28 на высокочастотный приемник «стоп», устройство остановится, заторможенное тормозной колодкой 24, подпружиненной к проводу 1 линии электропередачи.

И в первом, и во втором вариантах при движении устройства вправо удаление льда с провода 1 осуществляется средством для удаления льда 9, расположенным в периферийном блоке 7, при движении устройства влево - средством для удаления льда 8, которое расположено в периферийном блоке 6. Отражатель 14 не позволяет удаленному с провода льду проникнуть в центральный блок 2 устройства. Очищенный от провода лед удаляется через отверстия кожухов 11.

В зависимости от вида средств для удаления льда 8, 9, используемые при этом функциональные головки могут быть оборудованы датчиками, взаимосвязанными с блоком управления 5, который отрабатывает сигнал на включение оборудования функциональной головки 9 периферийного блока 7 при движении устройства вправо, головки 8 периферийного блока 6 - при движении устройства влево.

Использование заявляемого изобретения позволяет значительно улучшить эксплуатационные характеристики устройства, а именно повысить его КПД, уменьшить габариты, вес, значительно уменьшить потребляемую мощность устройства. Снижение веса и габаритных размеров устройства позволяет использовать его на любых проводах ЛЭП, в том числе и линиях с малым напряжением, например 6-10, 35 кВ. Также при использовании заявляемого изобретения исключается вероятность механического повреждения проводов линий электропередач.

Способ осуществляют под воздействием электромагнитного поля провода линии электропередачи, обеспечивая перемещение вдоль провода средства передвижения, выполненного с использованием левистической катушки и как минимум одного постоянного магнита, между которыми поочередно генерируют силы притяжения и отталкивания с обеспечением поступательного движения по проводу линии электропередачи средства передвижения и связанного с ним средства для удаления льда. Устройство для перемещения по проводу линии электропередачи средства для удаления льда содержит корпус, выполненный с возможностью установки на проводе линии электропередачи, снабженный средством передвижения и источником питания. Средство передвижения содержит подвижный модуль, выполненный с возможностью перемещения относительно корпуса. В первом варианте устройства средство передвижения содержит левистическую катушку, неподвижно закрепленную на корпусе и взаимосвязанную с источником питания, а подвижный модуль включает постоянный магнит и средство фиксации подвижного модуля. Во втором варианте устройства средство передвижения включает левистическую катушку и постоянный магнит, неподвижно закрепленный на корпусе. Технический результат - повышение КПД, уменьшение габаритов и веса, а также уменьшение мощности, потребляемой устройством, реализующим данный способ, а также исключение механического повреждения проводов линий электропередач. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ перемещения по проводу линии электропередачи средства для удаления льда с провода, который осуществляют под воздействием электромагнитного поля провода линии электропередачи, обеспечивая перемещение вдоль провода средства передвижения и связанного с ним средства для удаления льда, отличающийся тем, что средство передвижения выполняют с использованием левистической катушки и как минимум одного постоянного магнита, между которыми поочередно генерируют силы притяжения и отталкивания с обеспечением поступательного движения по проводу линии электропередачи средства передвижения и связанного с ним средства для удаления льда.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что левистическую катушку выполняют в виде как минимум одного соленоида постоянного тока с тороидальным сердечником из ферромагнитного материала.

3. Устройство для перемещения по проводу линии электропередачи средства для удаления льда с провода содержит корпус, выполненный с возможностью установки на проводе, снабженный средством передвижения и источником питания, отличающееся тем, что средство передвижения содержит подвижный модуль, выполненный с возможностью перемещения относительно корпуса, и взаимодействующую с ним левистическую катушку, неподвижно закрепленную на корпусе и взаимосвязанную с источником питания, при этом подвижный модуль включает как минимум один постоянный магнит и средство фиксации подвижного модуля, выполненное с возможностью взаимодействия с проводом линии электропередачи.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что левистическая катушка выполнена в виде как минимум одного соленоида постоянного тока с тороидальным сердечником из ферромагнитного материала.

5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что средство фиксации подвижного модуля выполнено в виде электромагнитного тормоза, включающего катушку, сердечник и тормозную колодку, подпружиненную к проводу.

6. Устройство по п.3, отличающееся тем, что корпус содержит элементы крепления для установки средства для удаления льда.

7. Устройство для перемещения по проводу линии электропередачи средства для удаления льда с провода содержит корпус, выполненный с возможностью установки на проводе линии электропередачи, снабженный средством передвижения и источником питания, отличающееся тем, что средство передвижения содержит подвижный модуль, выполненный с возможностью перемещения относительно корпуса, и взаимодействующий с ним как минимум один постоянный магнит, неподвижно закрепленный на корпусе, при этом подвижный модуль включает как минимум одну левистическую катушку, взаимосвязанную с источником питания, и средство фиксации подвижного модуля, выполненное с возможностью взаимодействия с проводом линии электропередачи.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что левистическая катушка выполнена в виде как минимум одного соленоида постоянного тока с тороидальным сердечником из ферромагнитного материала.

9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что средство фиксации подвижного модуля выполнено в виде электромагнитного тормоза, включающего катушку, сердечник и тормозную колодку, подпружиненную к проводу.

10. Устройство по п.7, отличающееся тем, что корпус содержит элементы крепления для установки средства для удаления льда.