Токоприемное устройство Советский патент 1993 года по МПК B60L5/39 

Изобретение относится к транспортной технике, а именно, к токосъемным устройствам электроподвижного состава.

Цель изобретения - повышение качества токосъема..

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Токоприемник для токосъема с контактного рельса содержит поворотную штангу 1 щарнирно закрепленную на основании 2 токоприемника, с установленным на ней башмаком 3 взаимодействующим с токопроводом 4, привод включения, выполненный в виде пневмоцилиндра 5, поршень 6 которого посредством пружины 7 сочленен с поворотной .штангой 1, а также датчик тока 8, к выходу которого подключены параллельно два канала формирования сигнала управле--- ния 9 и 10, первый из которых выполнен в

виде соединенных последовательно порогового устройства 11 и первого интегратора 12, а второй - в виде соединенных последовательно фильтра 13 высокочастотной составляющей и второго интегратора 14, при этом выходы обоих каналов 9 и 10 подключены к управляющему входу электропневматического регулятора 15 давления, сообщающего полость под поршнем 6 с источником сжатого воздуха 16.

Устройство работает следующим образом.

На стоянке или движении транспортного средства токосъемный башмак 3 взаимодействует с токопроводом 4, при этом при малых потребляемых токах уровень выходного сигнала датчика тока 8 недостаточен для срабатывания порогового устройства 11, при этом в полости под поршнем 6 пневсо

О 00

о

со

моцилиндра 5 отсутствует давление и нажатие в основном определяется усилием пружины 7.:

При увеличении скорости движения, а также при трогании с места и резком рекуперативном торможении, в тяговой цепи происходят резкие изменения силы потребляемого тока, перегрузка контакта, что сопровождается интенсивным искро-и дугообразованием, генерированием в скользящей паре токо- сьемный башмак - рельс высокочастотных колебаний широкого спектра из-за смятия микронеровностей на трущихся поверхностях,

Учитывая, что реальная площадь контакта, как правило, меньше его геометрической, то при плохом качестве трущихся поверхностей вероятность искро- и дугооб- разования значительно повышается, завися от многих факторов: значения пробивных напряжений окисных пленок на поверхностях контакта, наличия окалины, шероховатостей и переходного сопротивления контакта. В режиме коммутации силовых цепей как внешней системы электроснабжения, так как и самого экипажа возникают резкие импульсные перенапряжения, повы- шакщиету вероятность, причем чем больше ток - тем выше и вероятность искрения, т.е. электрического износа.

А возникновение искрения вызывает появление в кривой тока высокочастотной составляющей, что сопровождается наведением в смежных линиях связи, цепях управления и сигнализации самого экипажа напряжения помехи, что значительно повышает вероятность возникновения сбоев в работе этих систем, что в конечном итоге может привести к нарушению нормальной работы токоприемника.

При этом, если изменения тягового тока неоднократны, достаточно длительны и имеют амплитуду, превышающую номинальный ток, - на выходе датчика тока 8 появляется сигнал, и, в зависимости от его уровня происходит переключение порогового устройства 11, соединенного последо- вательно с первым интегратором 12, который накапливает информацию о амплитуде и длительности бросков тока, а на его выходе появляется сигнал (аналоговый), уровень которого достаточен для изменения уставки электропневматического регулятора давления 15, сообщающего полость под поршнем б пневмоцилиндра 5 с источником сжатого воздуха 16, при этом на основное усилие пружины 7 накладывается дополнительное усилие, пропорциональное в-еличине тока.

Кроме того, при наличии в выходном сигнале датчика тока 8 высокочастотной составляющей срабатывает фильтр 13 высокочастотной составляющей соединенного

последовательно со вторым интегратором 14, накапливающим информацию о амплитуде и частоте колебаний, наложенных на кривую тягового этом на его выходе появляется сигнал (аналоговый), уровень

которого достаточен для изменения уставки регулятора 15, подающего в полость под поршнем 6 пневмоцилиндра 5 воздух из источника сжатого воздуха 16, причем на основное усилие пружины 7 накладывается

5 дополнительное усилие, пропорциональное амплитуде и частоте высокочастотной составляющей тягового тока.

Нарушения электроснабжения при этом не происходит за счет увеличения нажатия.

0 величина которого может быть пропорциональна величине тягового тока или величине я и частоте высокочастотной составляющей, либо их вместе, так как каналы 9 и 10 формирования сигнала управления могут рабо5 тать независимо друг от друга, устраняя тем самым возможные опасные колебания штанги 1, резонансные явления в зоне взаимодействия контактных элементов токоприемника и токогфивода 4 и генерирование

0 вредных для электропривода и смежных линий связи, как систем внешнего электроснабжения так и цепей управления и сигнализации самого экипажа, уменьшая тем самым вероятность отрывов башмака от

5 контактной поверхности токопровода 4 при движении на высоких, до 144 м/с, скоростях.

Все элементы предлагаемого устройства просты в изготовлении, обладают высо0 кой надежностью и могут быть выполнены на основе серийных устройств. Например, в качестве фильтра высокочастотной состав- ляющей можно использовать активный фильтр,. .

5 Предлагаемое устройство позволяет автоматически производить увеличение нажатия в зависимости от величины тягового #тока, наличия в кривой тока высокочастотной составляющей, а также снизить уровень

0 мешающего влияния на смежные линии связи, цепиуправления и сигнализации самого экипажа, что значительно повышает качество токосъема, особенно, на высоких -до 144 м/с, скоростях движения.

5 Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в снижении эксплуатационных затрат, связанных с задержками поездов на линии при отказе токоприемника, уменьшении затрат на содержание контактных токопроводов и

тягового электропривода, снижении вероятности появления мешающего влияния на смежные линии связи, цепи управления и сигнализации экипажа.

Формула изобр етения 1. Токоприемное устройство, содержащее поворотную штангу, шарнирно закрепленную на основании и снабженную на конце токосъемным башмаком, установленным с возможностью взаимодействия с кон- тактным рельсом, привод включения, выполненный в виде пневмоцилиндра, шток поршня которого посредством пружины сочленен с поворотной штангой, электропневматический регулятор давления, размещенный между полостью над поршнем пневмоцилиндра и источником сжатого воздуха, датчик тока, включенный между токосъемным башмаком и потребителем, отличающееся тем, что, с целью повышения надежно- сти работы, оно дополнено двумя каналами

формирования сигнала управления, первый из которых состоит из последовательно включенных порогового узла и первого интегратора, а второй - из последовательно включенных фильтра высокочастотной составляющей и второго интегратора, при этом входы обоих каналов подключены к выходу датчика тока, а выходы - к управляющему входу электропневматического регулятора давления.

2. Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что пороговый узел выполнен в виде многоуровневого компаратора.

3. Устройство по п, Т, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что фильтр высокочастотной составляющей выполнен активным,

4. Устройство по п. 1, о т л и ч а. ю щ е е- с я тем, что интегратор первого канала формирования сигнала управления выполнен с конденсатором большей емкости, чем интегратор второго канала,

Использование:, электрооборудование транспортных средств с электротягой. Сущность изобретения: в токоприемнике, содержащем поворотную штангу с укрепленным на ней токосъемным башмаком, привод включения в. виде пневмоцилиндра, шток поршня которого посредством пружины сочленен с поворотной штангой, электропневматический регулятор давления, сообщающий полость под поршнем пневмоцилиндра с источником сжатого воздуха, включены паралельно два канала формирования сигнала управления1. При этом входы упомянутых каналов соединены с выходом датчиков тока, а выходы -подключены к управляющему входу электропневматического регулятора давления. При увеличении тягового тока повышается контактное нажатие, причем только при наличии неоднократных бросков тока и появлении в кривой тока высокочастотной составляющей. В итоге, устраняются возможные опасные колебания штанги- токоприемника, а также уменьшается электрический износ контактного башмака и рельса и снижается уровень сигнала помехи в смежных линиях связи и цепях управления самого экипажа. 3 з.п. ф-лы, 1 ил. СП с