Провода контактной сети.
Контактный провод имеет стандартное сечение сложного профиля с двумя продольными пазами для
крепления струновых зажимов.
Сечение контактного провода 100 мм 2 на перегонах и на главных путях станции, а на второстепенных путях 85мм 2 . На дорогах постоянного тока – два провода по 100мм 2 . Контактный провод изготавливается из меди холодной протяжкой. Контактные провода могут быть бронзовыми, но у них меньшая электропроводность. На второстепенных путях могут устанавливаться сталемедные или сталеалюминевые контактные провода.
Несущий трос должен быть механически прочным, поэтому выполняется многожильным, обычно 19 проволочек, и хорошим проводником тока, поэтому выполняется медным, бронзовым или стальным из оцинкованных проволочек, но цинк быстро изнашивается. Несущий трос может быть и сталемедным или сталеалюминевым.
Электрические соединения соседних анкерных участков контактной сети выполняются из шунтов мягкой меди.
Подвесные изоляторы используются тарельчатого типа. На постоянном токе их устанавливается по два последовательно, а на переменном токе – не менее трех. Анкерные изоляторы тарельчатого типа собираются при постоянном токе из трех, на переменном токе – из не менее четырех последовательно соединенных изоляторов. Фиксаторные изоляторы на постоянном токе тарельчатого типа собираются из одного или двух последовательно соединенных изоляторов, а на переменном токе устанавливаются изоляторы стержневого типа.
Рельсовая цепь.
По рельсам проходит тяговый ток, который основное сопротивление встречает в стыках. Сопротивление 1 метра рельсовой цепи со стыком не должно превышать более чем в три раза электрическое сопротивление 1 метра цельного рельса. Для выполнения этого требования между накладками и рельсами засыпают графит или приваривают медные гибкие перемычки сечением не менее 40 мм 2 на переменном токе и не менее 70 мм 2 на постоянном токе. Могут устанавливаться в отверстия рельсов специальные обходные соединения.
Для обеспечения работы автоблокировки рельсовая цепь делится на блок участки изолированными стыками. Для прохождения тягового тока через изолированные стыки применяются различные системы, например, с помощью дросселей.
По половинам катушек дросселя проходят равные тяговые токи, создающие равные встречно-направленные и уничтожающие друг друга магнитные потоки и тяговому току дроссель не оказывает индуктивного сопротивления. А для тока автоблокировки частотой 75 герц дроссель оказывает большое индуктивное сопротивление и практически через дроссель ток автоблокировки не проходит.
Все металлические конструкции, расположенные на расстоянии менее 5 метров от частей контактной подвески обязательно заземляются, например, заземление у каждой опоры присоединяются к рельсам.
Различия в понятии:
Контактная сеть– это воздушная подвеска на опорах.
Тяговая сеть – это контактная сеть, рельсовая цепь, питающие и отсасывающие фидеры.
8.4.Провода контактной сети.
Контактный провод имеет стандартное сечение сложного профиля с двумя продольными пазами для крепления струновых зажимов.
Сечение контактного провода 100 мм 2 на перегонах и на главных путях станции, а на второстепенных путях 85 мм 2. На дорогах постоянного тока – два провода по 100 мм 2 . Контактный провод изготавливается из меди холодной протяжкой. Контактные провода могут быть бронзовыми, но у них меньше электропроводность. На второстепенных путях могут устанавливаться сталемедные или сталеалюминевые контактные провода.
Несущий трос должен быть механически прочным (поэтому выполняется многожильным, обычно 19 проволочек) и хорошим проводником тока (поэтому выполняется медным, бронзовым или стальным из оцинкованных проволочек, но цинк быстро утрачивается).
Несущий трос может быть и сталемедным, или сталеалюминевым.
Электрические соединения соседних анкерных участков контактной сети выполняются из мягкой меди.
8.5.Изоляторы.
Подвесные изоляторы используются тарельчатого типа. На постоянном токе их устанавливают по два последовательно, а на переменном токе – не менее трех последовательно. Анкерные изоляторы тарельчатого типа. На постоянном токе их устанавливают по три последовательно, на переменном токе – не менее четырех последовательно. Фиксаторные изоляторы на постоянном токе выполняются тарельчатого типа из одного или двух последовательно соединенных изоляторов, а на переменном токе устанавливаются изоляторы стержневого типа.
8.6.Рельсовые цепи.
По рельсам проходит тяговый ток, который основное сопротивление встречает в стыках. Сопротивление 1метра рельсовой цепи со стыком не должно превышать более чем в три раза электрическое сопротивление 1мет-ра цельного рельса. Для выполнения этого требования между накладками и рельсами засыпают графит или приваривают медные гибкие перемычки сечением не менее 40 мм 2 на переменном токе и не менее 70 мм 2 на постоянном токе. Могут устанавливаться в отверстия рельсов специальные обходные соединения.
Для обеспечения работы автоблокировки рельсовая цепь делится на блок — участки изолированными стыками. Для прохождения тягового тока через изолированные стыки применяются различные системы, например, с помощью дросселей.
П о половинам катушек дросселя проходят равные тяговые токи, создающие равные встречно-направленные и уничтожающие друг друга магнитные потоки, и тяговому току дроссель не оказывает индуктивного сопротивления. А для тока автоблокировки частотой 75 Гц дроссель оказывает большое индуктивное сопротивление и практически через дроссель ток автоблокировки не проходит.
Все металлические конструкции, расположенные на расстоянии менее 5 м от частей контактной подвески обязательно заземляются, например, заземление у каждой опоры присоединяется к рельсам.
9.К.П.Д. Тяговой сети и системы электроснабжения.
К.П.Д. электрической тяги определяется перемножением К.П.Д. отдельных звеньев системы электроснабжения:
ηтепл.эл.станции х ηЛЭП х ηт.п. х ηт.с. х ηэл-ва = ηэл.тяги
0,4 х 0,95 х 0,98 х 0,94 х 0,85 = 0,3 или 30 %
ηГЭС = 0,9, тогда ηэл.тяги = 0,67 или 67 %
Электроподвижной состав потребляет примерно 5 % всей вырабатываемой в России электроэнергии.
Машинисту о контактной сети — Провода и тросы контактной сети
На контактной сети электрифицированных линий постоянного и переменного тока применяются различные провода и тросы. Это деление в некоторой степени условно. Однако можно считать, что к тросам контактной сети относятся провода, основная функция которых — воспринимать механические нагрузки, а собственно к проводам те, основная функция которых — обеспечивать необходимую электропроводность.
Наиболее широко применяемые одинарные цепные контактные подвески, о которых подробно рассказано ниже, состоят из закрепленного на поддерживающих устройствах несущего троса и подвешенного к нему на вертикальных странах контактного провода, с которого снимается ток токоприемниками э. п. с.
В качестве несущего троса пенной контактной подвески применяют неизолированные монометаллические, биметаллические и комбинированные многопроволочные провода. Монометаллические провода состоят из кровоток, выполненных из одного металла — меди, бронзы или стали. Каждая проволока биметаллического провода изготовлена из двух металлов — стальной сердцевины и медной или алюминиевой оболочки; такие провода называют соответственно сталемедными или сталеалюминиевыми. Комбинированные провода свиты, из проволок, изготовленных из разных металлов.
Изготовление проводов, используемых в качестве несущих тросов, из разных металлов продиктовано необходимостью, с одной стороны, монтировать тросы с большим натяжением (для этого целесообразно применение стали), а с другой стороны, обеспечивать некоторую электропроводность (для этого целесообразно применение меди или алюминия) и защищать нестойкую в коррозионном отношении сталь от воздействия окружающего воздуха Расширяющееся применение биметаллических и комбинированных проводов вместо медных обеспечило существенную экономию меди при электрификации железных дорог, что является решением важной народнохозяйственной задачи.
Условные обозначения используемых в качестве несущих тросов многопроволочных проводов состоят из буквенной и цифровой частей.
Рис. 15. Сечения многопроволочных проводов
а — медных (М), бронзовых (Бр), стальных (С); б — биметаллических сталемедных (ПБСМ) и сталеалюминиевых (ПБСА); в — комбинированных сталеалюминиевых (АС), г — комбинированных (АПБСЛ) из алюминиевых и биметаллических сталеалюминиевых проволок
Первая из них указывает материал и конструктивное исполнение провода: М — медный, Бр — бронзовый, С—стальной, ПБСМ—биметаллический сталемедный, ЦБСА— биметаллический сталеалюминиевый, АС — комбинированный сталеалюминиевый, АПБСА — комбинированный из алюминиевых и биметаллических сталеалюминиевых проволок. Цифры указывают площадь сечения провода в квадратных миллиметрах.
На электрифицированных линиях постоянного и переменного тока в качестве несущих тросов у нас в основном применяют медные провода М-95 и М-120, биметаллические сталемедные ПБСМ-70 и ПБСМ-95 и стальные С-70. Стальные многопроволочные и биметаллические провода используют также в качестве поперечных несущих и фиксирующих тросов гибких поперечин.
Контактный провод является единственным проводом контактной сети, подводящим электрическую энергию непосредственно к токоприемнику э.п.с. Первое требование к контактному проводу — иметь высокую электропроводность, т. е. малое сопротивление с тем, чтобы не вызывать больших потерь электроэнергии в контактной подвеске. Второе требование к нему — обладать высокой механической прочностью, позволяющей давать большое натяжение, что необходимо для обеспечения хорошего качества скользящего контакта и достаточной ветроустойчивости контактной подвески.
В процессе токосъема контактный провод изнашивается. Отсюда вытекает третье требование к нему — быть достаточно износостойким. Из-за износа контактный провод нельзя выполнять многопроволочным, как, например, провода, используемые в качестве несущих тросов.
Наша промышленность выпускает медные, бронзовые и выполненные из низколегированной стали контактные провода. Введение в медь легирующих добавок (примесей) позволило улучшить механические свойства контактных проводов по сравнению с медными — повысить механическую прочность и износостойкость.
Контактные провода выпускаются фасонного и фасонного овального профилей (рис. 16). Овальный провод допускает на 10% больший длительный ток, чем фасонный провод той же площади сечения, благодаря лучшим условиям охлаждения из-за увеличенного периметра профиля; он обладает также меньшим аэродинамическим сопротивлением боковому ветру, что позволяет при его применении допускать большие длины пролетов исходя из условий необходимой ветроустойчивости контактной сети. Условное обозначение провода состоит из буквенного обозначения марки провода (например, МФ — медный фасонный, МФО — медный фасонный овальный) и цифровой части, указывающей номинальную площадь сечения в квадратных миллиметрах.
Рис. 16. Профили фасонного контактного провода марок МФ, ПЛФ и БрФ
(а) и фасонного овального контактного провода марок МФО, НЛФО и БрФО (б) площадью сечения 100 мм2
Наибольшее распространение на линиях постоянного и переменного тока имеют медные фасонные контактные провода площадью сечения 100 мм2 (МФ-100). На боковых путях станций нередко применяется провод МФ-85. Сплошную замену провода МФ-100 производят при среднем износе его на анкерном участке более 30 мм2, провода МФ-85 — при износе более 22 мм2.
Усиливающие, питающие и отсасывающие линии выполняют обычно алюминиевыми многопроволочными проводами марок А и АКП площадью сечения 150 или 185 мм2. Провода марки АКП отличаются от проводов марки А тем, что межпроволочное пространство у них заполнено нейтральной смазкой повышенной термостойкости для защиты от агрессивной среды.
Воздушные линии электропередачи и групповые заземления выполнены сталеалюминиевым проводом марки АС, состоящим из одного или нескольких внутренних повивов стальных проволок и нескольких повивов алюминиевых. В обозначении провода в числителе указывается общая площадь сечения алюминиевых проводов, в знаменателе — стальных. В последнее время при электрификации линий групповые заземления, фиксирующие тросы гибких и жестких поперечин и несущие тросы тракционных путей выполняют проводом ПБСА.
Для электрических соединителей, расположенных между различными проводами цепной подвески и проводами разных подвесок (на неизолирующих сопряжениях анкерных участков), применяют медные гибкие многопроволочные провода марки МГ. Повышенная гибкость проводов МГ, которая необходима для того, чтобы исключить появление «жесткой точки» на контактном проводе в месте подключения к нему электрического соединителя, обеспечивается выполнением провода из проволок очень малого диаметра (0,68 мм).
“1 Для контактных проводов— высота сеченая.
*2 В числителе — для линий постоянною тока, в знаменателе — для линий переменного тока.
*3 Данные относятся к неизношенным контактным проводам.
Звеньевые струны цепных контактных подвесок и рессорные, провода рессорных струн изготовляют из сталемедной проволоки марки БСМ1 или БСМ2 диаметром соответственно 4 и 6 мм.
Разные провода допускают различные температуры нагрева (в частности, при протекании тока длительностью 20 мин и более для медного, низколегированного и бронзового контактных проводов — соответственно 95, 110 и 130°С, а длительностью млн — 140, 150 и 180°С). На основании этих температур определены значения допустимого тока для разных температур окружающего воздуха. Допустимые токи для самою тяжелого летнего режима для наиболее распространенных на контактной сети марок проводов и их некоторые механические характеристики приведены в табл. 1.
Здесь следует отметить, что в эксплуатации по мерс изнашивания контактного провода его натяжение уменьшают, снимая грузы компенсаторов; с тем чтобы в местах наибольшего износа растягивающее напряжение не превышало 12 кгс на 1 мм2 оставшейся площади сечения медного провода, 13 кгс — низколегированною и 14 кгс — бронзового.
Провода контактной сети
Общественный транспорт на электрической тяге появился более 130 лет назад, сегодня на фоне экологических проблем он получил максимальное распространение. Трамваи, троллейбусы, пригородные поезда и железнодорожные локомотивы комплектуются сегодня мощными электродвигателями. Электроэнергия для их питания подается с тяговых подстанций по контактной сети. Ее основой являются провода, осуществляющие контакт с токоприемником в процессе токосъема. Сегодня существуют провода контактной сети, состоящие из одного или двух проводов. Двойные провода используют для улучшения качества токосъема при силе тока более 1000А.
Особенности провода контактной сети
К проводам, используемым при создании контактных сетей, предъявляется ряд требований. Основными среди них являются:
- высокая износоустойчивость;
- прочность;
- высокое качество токосъема;
- гладка поверхность контакта;
- небольшая парусность.
Всем этим требованиям отвечает провод контактный марки МФ, аббревиатура которого расшифровывается как «медный фасонный». Свое название он получил из-за оригинальной формы сечения, напоминающей восьмерку. Образовалась она путем появления в медном проводе двух желобов, используемых для надежной фиксации подвесной арматуры. Получают такие провода контактной сети путем холодного проката медной проволоки. Там, где предъявляют особые требования к износоустойчивости провода, используют биметаллический провод. Он имеет высокопрочный стальной сердечник, покрытый медным слоем. Для снижения парусности контактной сети используют провод с овальным сечением, обеспечивающий хорошее качество токосъема.
Контактные провода на железной дороге
Железная дорога сегодня является основным потребителем контактного провода. Наиболее часто применяется провод с сечением в 100, 120 и 150 кв.мм, его используют на перегонах и главных путях железнодорожных станций. На линиях, электрифицированных постоянных током, применяется провод марки М-95 и М-120. На линиях переменного тока используют биметаллические тросы, свитые из биметаллических проволок. Их преимуществом является высокая прочность, износоустойчивость, устойчивость к коррозии. Применяют контактный провод на железной дороге и с сечением в 70 кв.мм, им комплектуют пути, на которых работают маневровые локомотивы. За рубежом разнообразие провода контактных сетей железных дорог еще шире, сечение используемого провода варьируется от 65 до 194 кв.мм.
Материалом для контактного провода является электролитическая медь, в ряде стран используют бронзу. Бронзовый сплав с добавлением кадмия усиливает качество токосъема, позволяет использовать более высокие напряжения. Его износоустойчивость в два раза выше, чем у медного провода, но высокая стоимость ограничивает сферу применения такого контактного провода.
Троллейбусные контактные провода
Контактная сеть троллейбуса является наиболее сложной, ее особенностью является наличие двух проводов. Каждый контактный полюс троллейбуса имеет свою полярность, поэтому их тщательно защищают от возможного сближения. Кроме этого контактная сеть комплектуется стрелками, системами пересечения разных троллейбусных линий. Провод имеет классическую фасонную форму и производится из твердотянутой медной проволоки. На основных магистралях используется провод с сечением 85 кв.мм, для редко используемых и запасных путей применяется провод сечением в 65 кв.мм. Допускается применение биметаллического провода, имеющего стальную рабочую поверхность.