СИЛОВАЯ КАБЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАГИСТРАЛЬ СЕКЦИИ ЭЛЕКТРОВОЗА

Полезная модель относится к области железнодорожного транспортного средства, а более конкретно - к системе силовых электрических кабельных линий электровозов.
Известен электровоз ВЛ85 (см. Тушканов Б.А. и др. "Электровоз ВЛ85", Руководство по эксплуатации, Москва, "Транспорт", 1992, стр.300). Известный электровоз состоит из двух однотипных секций и может работать по системе многих единиц. Каждая секция электровоза имеет в кузове систему силовых кабельных электрических линий. Например, в эту систему входят силовые кабели питания тяговых двигателей. Кабели и жгуты из кабелей и проводов проложены под кузовом и по каркасам высоковольтных камер и имеют архаичную структуру. Кабели и жгуты закрепляют скобками и клицами, при этом для защиты от продавливания изоляции дополнительно устанавливаются прокладки из электроизоляционных материалов. Большинство кабелей и жгутов имеют групповое закрепление скобками и клицами. Некоторые жгуты и кабели проложены в стальных или пластмассовых трубах.
Недостатком известной системы силовых кабельных электрических линий является архаичность структуры, влекущая за собой снижение технологичности конструкции и повышение трудоемкости при изготовлении, а также при замене кабеля в случае какой либо неисправности. При этом разбросанность силовых кабельных электрических линий в пространстве кузова секции электровоза требует дополнительных мер защиты от механических повреждений. Прокладка кабелей в трубах производится протягиванием. Это может привести к повреждению защитного изоляционного слоя, так как даже незначительные царапины значительно снижают электроизоляционные свойства, особенно во влажной среде. В конструкциях с прокладкой кабелей и жгутов в трубах при эксплуатации возможно образование конденсата, что является фактором, отрицательно влияющим на электроизоляционные свойства. Монтаж проводов и кабелей пучками характеризуется плохим охлаждением, что требует применение кабелей большего сечения или к снижению срока службы кабелей. При групповом закреплении кабелей и жгутов скобками и клипами необходима тщательная подгонка поперечного суммарного сечения пучка кабелей или жгутов под скобы и клипы путем оборачивания электроизоляционными материалами с целью обеспечения плотной стяжки и защиты от продавливания изоляции. Это ведет повышению трудоемкости и дополнительному расходу электроизоляционных материалов и кабельной продукции. При эксплуатации электровозов регулярно производят осмотр и уход за монтажом. При осмотре проверяют отсутствие ослаблений скоб и перетирание кабелей. При наличии ослаблений крепления производят затяжку креплений, при наличии износа или повреждения изоляции кабеля производят немедленный ремонт. Пространственно расположенная силовая кабельная система в тесных условиях секции электровоза создает определенные трудности при проведении осмотра и ремонта силовых кабелей и жгутов, а также электрооборудования электровоза.
Известна также силовая кабельная электрическая магистраль пассажирских плацкартных и купейных вагонов с системой кондиционирования (см. Азовский А.П. и др. "Вагоны. Основы конструирования и экспертизы технических решений", Москва, "Маршрут", 2005, стр.279). Известная силовая кабельная электрическая магистраль проложена в трубопроводе. Трубопровод собран из отдельных труб диаметром 48 мм, соединенных муфтами. Трубопровод сделан сборным из-за большого количества поворотов в маршруте трассировки магистрали.
Недостатком данной силовой кабельной электрической магистрали является сложность конструкции, низкая энергопропускная способность, плохая компонуемость конструкции, возможность повреждения изоляции кабелей во время монтажа протягиванием, сложность контроля за состоянием кабелей в процессе эксплуатации.
Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели является электровоз грузовой магистральный ВЛ11 (см. Чиракадзе Г.И. и др. "Электровоз ВЛ11". Руководство по эксплуатации, Москва, "Транс-порт", 1983, стр.157.).
Силовая кабельная электрическая система секции электровоза ВЛ11 выполнена в виде силовой кабельной электрической магистрали, расположенной в кабельном желобе, сформированном под средним проходом высоковольтной камеры. Ограждающая конструкция кабельного желоба образуется с помощью сварки металлопроката непосредственно к элементам высоковольтной камеры, каркасов блоков аппаратов и настилу рамы кузова секции электровоза и съемных поликов, устанавливаемых сверху. Съемные полики облегчают монтаж силовых кабелей в желобе и контроль за состоянием силовых кабелей при эксплуатации. Для укладки силовых кабелей вдоль желоба попарно привариваются к настилу рамы кузова вертикальные стойки из полосового материала с гнутыми горизонтальными концами, к которым с помощью болтовых соединений крепятся нажимные планки. Каждая парная вертикальная стойка и настил рамы секции электровоза образуют кабельную опору, исключая перемещение кабелей в опорах. Совокупность нажимных планок и болтовых соединений, размещаемых на кабельных опорах, формируют вдоль силовой кабельной электрической магистрали стяжные устройства для стягивания кабелей к настилу рамы секции электровоза. Кабели укладываются в желоб между вертикальными стойками одним пучком и стягиваются к желобу стяжными планками. В связи с тем, что суммарное поперечное сечение кабелей может сильно меняться из-за производственных допусков на диаметры кабелей, а также из-за того, что силовые кабели по мере продвижения вдоль кабельного канала могут входить и (или) выходить из кабельного желоба, с целью обеспечения плотной стяжки и защиты от продавливания кабелей при затяжке сечение пучка кабелей подгоняется под сечение, образованное парными вертикальными стойками, нажимной планкой и настилом рамы кузова секции электровоза с помощью оборачивания электроизоляционными материалами. При необходимости между кабелями в кабельных опорах дополнительно устанавливаются планки, изготовляемые по месту. Так как пучок кабелей лежит непосредственно на настиле рамы кузова, то для исключения перетирания и обеспечения электроизоляционных свойств, вдоль желоба под кабельной трассой кладут электроизоляционный картон. Пучки в желобе слабоструктурированы, лежат в желобе архаично. Подключение кабелей к блокам электрических аппаратов в высоковольтной камере производится путем вывод кабелей из кабельного желоба вертикально к конкретным блокам электрических аппаратов, а часть в виде пучков кабелей, идущих вдоль блоков электрических аппаратов с постепенным распределением кабелей по блокам электрических аппаратов.
Недостатком известной силовой кабельной системы является нетехнологичность и трудоемкость изготовления ограждающей конструкции непосредственно в кузове секции электровоза. Также недостатком является размещение кабелей одним пучком в кабельных опорах, не обеспечивающего сразу надежного закрепления и требующего мероприятий с дополнительным расходом электроизоляционных материалов как в кабельных опорах, так и в кабельном желобе под кабельной трассой. Кабели в пучках плохо охлаждаются, перетираются. Как правило, допустимые длительные токовые нагрузки принимают с понижающими коэффициентами, учитывающими количество кабелей в пучке (0,68 для 5-6 проводников, 0,63 для 7-9 проводников и 0,6 для 10-12 проводников) (см. Лигерман И.И. "Кабельные сети промышленных предприятий", Москва, "Энергия", 1975, стр.29). Это влечет или к применению кабелей повышенного сечения, или снижению срока службы кабелей, или к усложнению конструкции с применением принудительной вентиляции. Слабоструктурированность и архаичность кабельной системы приводит к повышенному расходу кабельной продукции. В эксплуатации архаичность приводит к скоплению в кабельном желобе пыли и грязи, кабельный желоб имеет неряшливый вид. Прокладка кабельных ответвлений по каркасам блоков электрических аппаратов связывает блоки электрических аппаратов между собой и затрудняет применение модульного принципа компоновки.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является упрощение конструкции кабельного канала, повышение технологичности ограждающих конструкций и монтажа силовой кабельной системы, снижение трудоемкости изготовления и монтажа, улучшение условий контроля состояния и, при необходимости, ремонта силовых кабелей, снижение расхода электроизоляционных материалов и кабельной продукции, повышение надежности закрепления кабелей и исключение продавливания кабелей, улучшение внешнего вида и снижение скопления пыли и грязи в кабельном канале.
Указанный технический результат достигается тем, что в силовой кабельной электрической магистрали секции электровоза, включающей силовые электрические кабели, кабельные опоры со стяжными устройствами, защиту силовых электрических кабелей от продавливания и элементы дополнительной совместной электроизоляции силовых электрических кабелей от кузова секции электровоза, ограждающую конструкцию со съемными поликами, расположенную в напольной зоне вдоль секции электровоза и формирующую при этом совместно с кабельными опорами со стяжными устройствами кабельный канал, кабельные опоры выполнены в виде составных многоуровневых ложементов с индивидуальными опорными отверстиями для силовых электрических кабелей с диаметрами, соответствующими диаметрам сечений кабелей и обеспечивающими плотное соединение ложементов с кабелями, и с горизонтальными плоскостями разъемов по осям опорных отверстий каждого уровня, ограждающая конструкция выполнена в виде отдельных самостоятельных каркасов, установленных последовательно друг за другом, стяжные устройства выполнены в виде системы вертикальных парных шпилек в составе каркасов, нажимных планок, стопорных шайб и гаек, а функцию защиты силовых электрических кабелей от продавливания и элементов дополнительной совместной электроизоляции силовых электрических кабелей от кузова секции электровоза выполняет четкая фиксация опорными отверстиями кабелей в ложементах и структурированное расположение кабелей с обеспечением воздушных зазоров между кабелями и кабелями и кузовом секции электровоза.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где:
На фиг.1 - изображен вид сверху на силовую кабельную электрическую магистраль секции электровоза;
На фиг.2 - изображен вид А на силовую кабельную электрическую магистраль секции электровоза;
На фиг.3 - изображен поперечный разрез силовой кабельной электрической магистрали секции электровоза (разрез Б-Б);
На фиг.4 - изображено ответление кабельной магистрали под кузов электровоза (разрез В-В).
В связи с тем, что виды (фиг.1, 2, 3 и 4) заявленной полезной модели плохо читаются при вертикальном расположении длинных сторон листа, целесообразно было расположить листы горизонтально, что позволило существенно укрупнить чертеж.
Силовая кабельная электрическая магистраль секции электровоза 1 содержит кабельный канал 2, расположенный в напольной зоне секции электровоза 3 и включающий ограждающую конструкцию 4 с ложементами 5, силовые электрические кабели 6, стяжные устройства 7, состоящие из нажимных планок 8, шпилек 9, стопорных шайб 10 и крепежных гаек 11. Для подводимых и отводимых через боковые стороны ограждающей конструкции 4 силовых электрических кабелей имеются крепежные элементы 12, а для выводимых под кузов кабелей - кабельные выводы 13.1, 13.2, 13.3. Для формирования электровоза или для работы по системе многих единиц имеются наружные розетки 14.1, 14.2, 14.3 и 14.4. Сама ограждающая конструкция 4 состоит из отдельных каркасов 15.1, 15.2, 15.3, 15.4 со съемными ноликами 16. Каждый каркас 15.1, 15.2, 15.3, 15.4 имеют не менее одной пары вертикально расположенных шпилек 9 стяжных устройств 7. Ложементы 5 состоят ложементов 17.1, 17.2, 17.3 и 17.4 с опорными отверстиями 18 и горизонтальными плоскостями разъемов 19.1, 19.2 и 19.3.
Заявленную полезную модель осуществляют следующим образом: вне кузова секции электровоза изготовляют сваркой каркасы 15.1, 15.2, 15.3, 15.4 с парными шпильками 9 стяжного устройства 7. Ложементы 5 выполняют составными многоуровневыми из ложементом 17.1, 17.2, 17.3 и 17.4 с опорными отверстиями 18 под каждый силовой электрический кабель и с плоскостями разъемов 19.1, 19.2 и 19.3. Опорные отверстия 18 выполняют строго под конкретный диаметр кабеля, обеспечивающими плотную посадку кабелей в опорных отверстиях, исключающих при этом продавливание кабелей. Плоскости разъемов 19.1, 19.2 и 19.3 выполняют горизонтальными по осям опорных отверстий каждого уровня. Каркасы 15.1, 15.2, 15.3, 15.4 устанавливают последовательно друг за другом вдоль продольной оси секции электровоза в напольной зоне прохода секции электровоза 3. На шпильки 9 насаживают ложементы 17.1, 17.2, 17.3 и 17.4, сопрягая по плоскостям разъемов 19.1,19.2и19.3, при этом по опорным отверстиям 18 в ложементах прокладываются силовые электрические кабели 6. Проложенные силовые кабели 6, ложементы 17.1, 17.2, 17.3 и 17.4 стягиваются индивидуальными стяжными устройствами 7 путем затяжки крепежных гаек 11 на шпильках 9. Стопорные шайбы 10 фиксируют гайки 10 от раскручивания. Каркасы 15.1, 15.2, 15.3, 15.4 со съемными поликами 16 формируют ограждающую конструкцию 4. Прокладка силовых кабелей 7 в ложементах 5 в объеме ограждающей конструкции 4 формируют кабельный канал 2, расположенный вдоль секции электровоза в напольной зоне секции электровоза 3 с возможностью последовательной стыковки с аналогичными кабельными каналами других секций через розетки 14.1, 14.2, 14.3 и 14.4 с формированием общей силовой кабельной электрической магистрали электровоза или системы электровозов при работе по системе многих единиц. Каркасная конструкция ограждающей конструкции 4 беспрепятственно позволяет отводить и подводить соответствующие силовые кабели к электрическим аппаратам секции электровоза, расположенным с обеих сторон от кабельного канала с помощью локальных зажимных элементов 12. Для отведения кабелей под кузов секции электровоза к тяговым двигателям под и рядом с кабельным каналом 2 выполняют групповые кабельные выводы 13.1, 13.2 и 13.3. Полики 16 обеспечивают удобный доступ в кабельный канал 2 для монтажа и эксплуатации. Выполнение ложементов с отверстиями 18, соответствующими диаметрам устанавливаемых кабелей обеспечивает надежное закрепление без продавливания изоляции кабелей 6 и не требует дополнительного расхода изоляционных материалов и подгоночных работ. Провисание кабелей минимальное. Кабели не касаются металлоконструкций и друг друга, обеспечивая тем самым хорошее охлаждение и повышенные электроизоляционные свойства и исключают негативное давление друг на друга. Данная конструкция кабельного канала 2 не связывает блоки электрических аппаратов между собой, что позволяет сделать их модульными быстросъемными и формировать блоки электрических аппаратов вне кузова, значительно сокращая трудоемкость сборки. Структурированное расположение электрических кабелей 6 улучшает внешний вид кабельного канала и снижает скопление пыли и грязи в процессе эксплуатации в кабельном канале. При необходимости пыль и грязь легко удаляются. Наличие воздушных зазоров между кабелями и настилом рамы секции электровоза обеспечивает хорошее естественное воздушное охлаждение, позволяя применять кабели меньшего сечения и увеличивая срока службы кабелей.
Полезная модель «Силовая кабельная электрическая магистраль секции электровоза» соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость», так как данное техническое решение успешно реализовано на электровозах серии 2ЭС6, выпускаемых в ООО «Уральские локомотивы» г.Верхняя Пышма.