ПАНТОГРАФНЫЙ ТОКОПРИЕМНИК

Полезная модель относится к устройствам электроснабжения железнодорожного транспорта в частности к конструкциям узла скользящего токосъема электрического подвижного состава (ЭПС).
Известен пантографный токоприемник [Энциклопедия: Железнодорожный транспорт. М.: Научное изд-во «БРЭ», 1994, с.442-443]. Это устройство имеет подвижные рамы, соединенные с помощью рычагов с неподвижным основанием, которое с помощью изоляторов жестко закреплено на площадке крыши электровоза. Рычаги на своих концах имеют шарниры и стягиваются пружинами. На верхней раме установлены один или два полоза, снабженные угольными контактными вставками, которые скользят по контактному проводу. При использовании данного токоприемника для тяжело груженных составов, где пусковые токи могут достигать величин ~600 А и более, наблюдается интенсивный нагрев контактного провода, а в некоторых случаях его «пережог». Сказанное обуславливает недостаточно высокую надежность работы этого устройства, что составляет его основной недостаток.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является пантографный токоприемник [RU, патент №2204493, В 60 L 5/24, 5/26, 2001], выбранный в качестве прототипа.
Пантографный токоприемник содержит несколько полозов с токо-съемными контактными вставками, расположенными на рамах, соединенных подвижными рычагами с шарнирами, которые стянуты пружинами и основание, которое установлено на изоляторах, расположенных на плите. Плита жестко закреплена на вращающейся круглой пяте поворотного устройства, которое установлено на крыше электровоза, на боковой поверхности плиты жестко закреплена радиальная штанга, а на
крыше электровоза установлены замки для фиксации штанги. Основным недостатком прототипа является недостаточная надежность. Поворот пантографного токоприемника осуществляется независимо от скорости движения электровоза, а, следовательно, от величины тока, протекающего через токоприемник. Поворот пантографного токоприемника в прототипе осуществляется по наперед заданному закону. Поэтому в случае буксования электровоза поворот пантографного токоприемника может быть завершен (площадь контакта станет минимальной), а величина тока через токоприемник будет оставаться значительной, что приведет собой к пережогу провода. Отмеченный факт определяет невысокую надежность работы пантографного токоприемника.
Задачей настоящей полезной модели является повышение надежности пантографного токоприемника.
Технический результат достигается тем, что пантографный токоприемник, содержащий несколько полозов с токосъемными контактными вставками, расположенными на рамах, соединенных подвижными рычагами с шарнирами, которые стянуты пружинами и основание, которое установлено на изоляторах, расположенных на плите, жестко закрепленной на вращающейся круглой пяте поворотного устройства, соединенного с блоком питания и установленного на крыше электровоза, на боковой поверхности плиты жестко закреплена радиальная штанга, а на крыше электровоза установлены замки для фиксации штанги, снабжен пирометром, жестко закрепленным на раме, тепловизором, установленным на плите, и инвертором, причем выход пирометра соединен с входом тепловизора, выход которого соединен с входом управления инвертора, другой вход инвертора соединен с блоком питания, а выход инвертора соединен с входом поворотного устройства.
Предложенное устройство поясняется чертежами, изображенными на фиг.1. и фиг.2. На (фиг.1.) показан общий вид пантографного
токоприемника; на (фиг.2.) вращение плиты. Контактные вставки 1 закреплены в полозах (на фиг. не показаны), которые установлены на рамах 2. Рамы 2 соединены с помощью шарниров 3 с рычагами 4, которые стягиваются пружинами 5. Рычаги 4 нижними шарнирами 3 прикреплены к основанию 6, которое опирается на изоляторы 7, жестко закрепленные на плите 8. Плита 8 с помощью болтовых соединений закреплена на пяте 9 поворотного устройства 10 (например, электродвигатель или пневматическое устройство). Поворотное устройство 10, например тороидальный двигатель (П.Андре, Ж-М.Кофман, Ф.Лот, Ж-П.Тайар. Конструирование роботов М.: МИР, 1986. - с.90), устанавливается на крыше 11 электровоза и соединяется с блоком питания 15, который состоит из инвертора 16, представляющего собой двухуровневый автономный инвертор напряжения (Никитин В.М. Управление значением выходного напряжения трехфазного инвертора. // Электротехника. 1996. №4. С.34-40.) и аккумуляторной батареи 17. В свою очередь инвертор 16 через тепловизор 18 (С.А.Спектор. Электрические измерения физических величин. Л.: Энергоатомиздат, 1987. - с.281) соединен с пирометром 19 (С.А. Спектор. Электрические измерения физических величин. Л.: Энергоатомиздат, 1987. - с.275). На боковой поверхности плиты 8 жестко установлена (приварена) радиальная штанга 12. Поворот плиты 8 и штанги 12 ограничивается замками 13 и 14 (фиг.2), жестко закрепленными на крыше 11 (фиг.1). На (фиг.2) показан вид сверху на плиту 8 (плита для упрощения чертежа показана в виде окружности). Штанга 12 защелкнута в замке 13. Данное положение соответствует движению состава с эксплуатационной скоростью. Замок 14 служит для фиксации штанги 12 при трогании состава.
Работа пантографного токоприемника происходит следующим образом. При движении состава с эксплуатационной скоростью пята 9 (фиг.1) поворотного устройства 10 и плита 8 находятся в положении, когда
штанга 12 защелкнута в замке 13, данный случай показан на фиг.2. Пружины 5 (фиг.1) стягивают рычаги 4, последние поворачиваются в шарнирах 3, поднимают рамы 2 и контактные вставки 1 прижимаются к контактному проводу (не показан). При этом контактная вставка 1 расположена под углом, равным 90°, к осевой линии контактного провода. В начале трогания электровоза, когда пусковой ток велик, плита 8 (фиг.1) с помощью поворотного устройства 10 повернута в такое положение, когда штанга 12 защелкнута в другом замке 14 (фиг.2). При этом контактная вставка 1 расположена под углом, не равным 90°, по отношению к оси контактного провода. В результате этого площадь контакта увеличена по сравнению со случаем движения состава с эксплуатационной скоростью.
С увеличением скорости электровоза величину силы тяги, а следовательно, величину тока через токоприемник необходимо уменьшать. Это уменьшение тока зависит от угла поворота токоприемника. Если токоприемник поворачивается (угол поворота становится меньше 90°), величина тока и его плотность в месте контакта контактного провода и вставки уменьшаются, при этом необходимо, чтобы плотность тока в месте контакта не превышала допустимую величину, которая определяется допустимой температурой нагрева контактного провода. Температура места контакта измеряется с помощью пирометра и телевизора и величина выходного сигнала, идущего на инвертор, зависит от этой температуры. Инвертор в свою очередь регулирует величину напряжения, питающего тороидальный двигатель. Таким образом угол поворота пяты (а, следовательно, и площадь контакта) зависит от степени нагрева места контакта.
Возможность регулирования площади контакта при трогании и движении состава в зависимости от величины температуры нагрева
места контакта данного пантографного токоприемника, что приводит к увеличению надежности его работы.