Устройство для исследования плазменного токосъема Советский патент 1992 года по МПК B60L5/00 

Т Т Т

.ЧНЧ О

//v // ; /// /;м;;7/1,

Изобретение относится к транспортной технике, а именно к устройствам для исследований и испытаний плазменных токо- сьемных элементов высокоскоростного наземного транспорта в лабораториях и заводских условиях.

Исследования процессов трения между скользящими контактами токосъемных устройств высокоскоростного наземного транспорта проводятся на специальных установках, содержащих станок и барабан, имеющих связь посредством клиноремен- ной передачи. В данных устройствах отсутствует возможность исследовать плазменные токосьемные устройства.

Известно устройство для исследования скользящего контакта между контактным проводом и токосъемником в лабораторных условиях, состоящее из программирующего устройства, исполнительного устройства и реального токосъемника.

Недостатками этого устройства являются отсутствие элементов, имитирующих ук- лоны контактного провода, и невозможность осуществления взаимных горизонтальных перемещений.

Известно устройство для экспериментального исследования свободно горящей дуги между кольцевыми электродами.

Недостатками указанного устройства являются нерегулируемый в процессе токосъема зазор между электродами, невозможность исследования натурных образцов деталей, узлов и целых плазменных токосъемных устройств, необходимость остановки стенда для поджига дуги, отсутствие имитаторов аэродинамического воздействия на дугу.

Известно устройство для исследования бесконтактного электродугового токосъема. Установка предназначена для изучения то- копередачи высокоскоростных транспортных систем, реализуемой квазиконтактным способом дугой, которую зажигают между токоприемником и контактным рельсом. Установка содержит электрод, имитирующий токосъемник и являющийся генератором плазмы, и диск, имитирующий контактный рельс и вращаемый электродвигателем. Электрод механически соединен с подающим механизмом, который позволяет регулировать зазор между электродом и поверхностью диска, в котором горит электрическая дуга. Для имитации реальных условий токосъема, характеризующихся наличием сильного встречного потока воздуха, предусмотрена пневматическая форсунка, подающая воздушную струю в зону горения дуги. Электрическая часть установки содержит источник электропитания, тяговый двигатель и импульсный прерыватель. Подключение указанной цепи к вращающемуся диску осуществляется при помощи щеточного контакта, находящегося в

подшипнике диска. Установка позволяет исследовать токосъем при различных скоростях перемещения диска относительно электрода.

Недостатками указанного устройства

являются неподвижность электрода относительно диска, применение точечного электрода, отсутствие возможности регулирования поперечного зазора между электродами.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для исследований и испытаний плазменных токосъемных эпементов высокоскоростного наземного транспорта в лабораторных и заводских условиях, состоящее из токосъемного протяженного электрода с устройствами поджига силовой дуги и магнитного управления ею (плазменного токоприемника), закрепленным на изолированном основании, соединенном с линейным двигателем, установленным на имитатор путевой структуры, а металлический плоский протяженный электрод токо- провода закреплен через изоляторы в узлах регулирования его вертикальных положений.

Недостатками данного устройства являются невозможность обеспечения реальных скоростей движения взаимного линейного перемещения токоприемника относительно

токопровода на ограниченной длине испытательного стенда, отсутствие возможности создания поперечного(горизонтального) зазора между электродами, а также отсутствие возможности исследований процессов

поджига силовой дуги при боковых поперечных смещениях и боковых наклонах TOKQ- съемного электрода имитатора токоприемника с плазмотронами.

Цель изобретения - расширение скоростного диапазона, т.е. создание режимов исследования и испытаний элементов токоприемников и электродуговой сети наиболее приближенных к реальным.

Цель достигается тем, что в устройстве.

содержащем связанный с источником имитатор токоприемника с приводом, установленным на имитаторе путевой структуры, расположенном на неподвижном основании, а также связанный с источником имитатор контактной шины с приводом перемещения ее относительно имитатора токоприемника, и плазмотрон с обдувателем, имитатор токоприемника и имитатор контактной шины выполнены в виде вращзющихся навстречу друг другу дисков со

сменными кольцевыми электродами, закрепленными на периферии, а плазмотрон закреплен через изоляторы и механизм регулирования его пространственного положения на неподвижном основании.

На чертеже приведена функциональная блок-схема устройства для исследования плазменного токосьема.

Устройство для исследования токосъема состоит из неподвижного основания 1, на котором закреплен блок 2 программного управления с приводом 3, который соединен с горизонтально подвижной платформой 4, на которой на изоляторах 5 установлен привод 6 нижнего горизонтального вращающегося диска 7, на котором закреплен сменный кольцевой электрод 8, над которым расположен сменный кольцевой электрод 9, зафиксированный на втором вращающемся диске 10, который присоединен к приводу 11, закрепленному через стержни 12, изоляторы 13 и узлы 14 регулирования его вертикального и наклонного по- ложения, связанные с блоком 15 управления их работой, к неподвижному основанию 1. Генератор 16 плазмы укреплен у торцов дисков 7 и 10 через изоляторы 17 к блоку 18 регулирования его угла наклона и линейного горизонтального перемещения, закрепленному на неподвижном основании

1и связанному с блоком 19 его управления, а также соединен с блоком 20 его поджига, который подключен к щеточному контакту 21 и через источник 22 энергии силовой дуги и поглотитель 23 электрической энергии 23 - к щеточному контакту 24. Источник 25 питания приводов соединен с ними через блоки управления движением нижнего 26 и верхнего 27 дисков 7 и 10 соответственно. Воздухообдуватель 28 с пропеллером 29 установлен на уровне дисков 7 и 10,

Устройство работает следующим образом.

В первом режиме работы - при исследовании характера электродуговых процессов при параллельном соосном расположении дисков по команде находящегося на неподвижном основании 1 блока

2управления привод 3 задает положение горизонтально подвижной платформе 4 с установленным на ней приводом 6 так, чтобы диск 7 располагался соосно с диском 10. По сигналу с блока 15 управления узлы 14 регулирования вертикального положения и угла наклона диска 10 задают последнему горизонтальное положение и перемещают его по вертикали до образования между сменными кольцевыми электродами 8 и 9 заданного зазора. При исследовании электроды 8 и 9 могут быть приняты из одного или

разных материалов и иметь различные фор мы сечения. Блок 16 управления движением диска 7 соединяет привод диска 6 с источником 25 питания приводов дисков и задает 5 скорость и направление вращения диску 7, а блок 27 управления движением диска 10 соединяет привод диска 11с источником 25 питания и задает скорость и направление вращения диску 10, Диски могут вращаться

0с равной или разной скоростью, в одном или противоположном направлении. Один из дисков в процессе исследования может оставаться неподвижным. От источника 22 электрической энергии силовой дуги через

5 поглотитель 23 электрической энергии и щеточные контакты 21 и 24 на электроды 8 и 9 подаются i потенциалы различной величины. Генератор 16 плазмы, блок 18 регулирования его угла наклона и линейного

0 перемещения по сигналу с блока 19 управления подводит под заданным углом к торцам дисков 7 и 10 и по команде с блока 20 поджига начинает работать в импульсном режиме, ионизируя межэлектродный про5 межуток, до момента зажигания силовой дуги между электродами 8 и 9, которая затем движется по их поверхности.

Второй режим работы - при исследовании характера электродуговых процессов

0 при поперечном (горизонтальном) смещении электродов параллельно расположенных дисков, отличается от первого режима тем, что по команде с блока 2 программного управления привод 3 смещает горизонталь5 но подвижную платформу 4 и установленный на ней привод 6 с диском 7 до образования между электродами 8 и 9 расстояния по горизонтали, необходимого для исследования, а далее устройство работает

0 аналогично. Этот режим имитирует отклонение электродуговой сети от оси токоприемника в плане.

Третий режим работы при исследовании характера электродуговых процессов

5 при расположении дисков под углом друг к другу отличается от первого режима тем, что по сигналу с блока 15 управления узлы 14 регулирования вертикального положения и угла наклона диска 10 задают последнему

0 угол наклона, необходимый для исследования по отношению к горизонтально расположенному диску 7, а в дальнейшем устройство работает также, как и в первом режиме. Данный режим позволяет имитиро5 вать изменение стрелы провеса и уклона электродуговой сети в процессе движения.

Величина тока в дуге регулируется поглотителем 23 энергии, а скорость и на- правление воздушного потока,

воздействующего на силовую дугу, изменяется воздухообдувателем 28, который установлен на уровне дисков 7 и 10 на основании устройства неподвижно и конструктивно выполнен в виде прямоугольного канала, на входе которого расположен реверсивный двигатель, на валу которого закреплен пропеллер 29, лопасти которого имеют переменный и регулируемый угол атаки.

Источник 22 электрической энергии предназначен для питания силовой дуги как постоянным напряжением, так и переменным с регулируемой частотой.

Применение такого устройства, обеспе- чивающего реальные энергетические и динамические режимы исследований элементов системы электродугового токосъема, позволяет в лабораторных и заводских условиях определять правильность выбора токосьемных и конструкционных материалов, оптимальных и предельных режимов их эксплуатации, влияние внешних механических и метеовоздействий на параметры плазмы в процессе токосъема, пра- вильность технических элементов поджига дуги, оптимальные режимы их работы и условия эксплуатации, проводить ресурсные сравнительные испытания электродуговых токосъемных материалов, получать статические данные для расчета количественных характеристик технической надежности как для токосъемных элементов, так и устройств поджига силовой дуги.

Формула изобретения Устройство для исследования плазменного токосъема, содержащее связанный с источником имитатор токоприемника с приводом, установленным на имитаторе путевой структуры, расположенном на неподвижном основании, связанный с источником имитатор контактной шины с приводом перемещения относительно имитатора токоприемника, плазмотрон и обдуватель, отличающееся тем, что , с целью расширения скоростного диапазона исследований, имитатор токоприемника и имитатор контактной шины выполнены в виде вращающихся навстречу друг другу дисков со сменными кольцевыми электродами, закрепленными на периферии, а плазмотрон закреплен через изоляторы и механизм регулирования его пространственного положения на неподвижном основании.