УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ЛЬДА С ПРОВОДА ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ
DEVICE FOR POWER LINE WIRE DE-ICING

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для удаления льда с проводов воздушных линий электропередачи.
Известно устройство для перемещения по проводу линии электропередач средства для удаления льда с провода (RU №91230, от 27.17.2010, Бюл. №3), которое содержит корпус, выполненный с возможностью установки на проводе, снабженный средством передвижения, источником питания и крепления для средства для удаления льда с провода. Средство передвижения содержит подвижный модуль, выполненный с возможностью перемещения относительно корпуса и взаимодействующую с ним левистическую катушку, неподвижно закрепленную на корпусе и взаимосвязанную с источником питания. Подвижный модуль включает как минимум один постоянный магнит и средство фиксации подвижного модуля, выполненное с возможностью взаимодействия с проводом линии электропередачи. Источник питания представляет собой катушку индуктивности, челночным способом намотанную на тороидальный сердечник из ферромагнитного материала, в которой под действием электромагнитного поля провода линии электропередачи возникает электродвижущая сила, используемая для работы устройства. Левистическая катушка выполнена в виде, как минимум, одного соленоида постоянного тока с тороидальным сердечником из ферромагнитного материала. Средство фиксации подвижного модуля выполнено в виде электромагнитного тормоза, включающего катушку, сердечник и тормозную колодку, подпружиненную к проводу. Корпус содержит элементы крепления для установки средства для удаления льда.
Недостатком данного устройства является то, что средство передвижения содержит движущиеся элементы. Это снижает надежность работы устройства в условиях вибрации, возникающей при работе устройства, а также имеет сложную конструкцию. Кроме того, в данном устройстве снижается КПД за счет самого принципа работы средства передвижения - сначала энергия затрачивается на то, чтобы сдвинуть постоянный магнит, зафиксировать его электромагнитным тормозом, затем -чтобы сдвинуть само устройство, при этом в начале процесса сближения магнита к катушкой энергия расходуется неэффективно из-за большого расстояния между ними. Недостатками данного устройства также являются низкая управляемость вследствие малого числа обратных связей (переключение направления движения осуществляется только по сигналу с концевых выключателей) и возможность застревания устройства во время движения вследствие отсутствия поворотного механизма.
Задачей заявляемого изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик устройства для удаления льда с провода линии электропередач.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, состоит в повышении КПД устройства, а также в повышении его надежности и управляемости.
Существенные признаки, характеризующие изобретение
Ограничительные: Устройство для удаления льда с провода линии электропередач, содержащее корпус, выполненный с возможностью его установки на проводе, снабженный средством передвижения и источником питания.
Отличительные: Средство передвижения представляет собой линейный двигатель, в котором в качестве сердечника используется провод, оно содержит систему управления и поворотный механизм, выполненный на основе шагового или индукционного двигателя, конструктивно состоящий из подвижной и неподвижной частей, причем неподвижная часть поворотного механизма закреплена в корпусе, а подвижная часть способна поворачиваться относительно оси провода и снабжена средством фиксации, и содержит средства для удаления льда, выполненные в виде шнеков с приводными двигателями и расположенные по краям устройства, средство фиксации подвижной части поворотного механизма выполнено в виде электромагнитного тормоза, включающего катушку, сердечник и тормозную колодку, подпружиненную к проводу, во время простоя предусмотрено периодическое включение устройства в режиме прогрева, система управления содержит датчики температуры, влажности и средство радиосвязи.
Изобретение реализуют следующим образом. Устройство для удаления льда с провода линии электропередач содержит корпус, источник питания, систему управления, линейный двигатель, неподвижную часть поворотного механизма, подвижную часть поворотного механизма, средство фиксации, приводные двигатели шнеков и шнеки, система управления содержит датчики температуры, влажности и средство радиосвязи.
Корпус устройства выполнен с возможностью установки на проводе и содержит отверстия для удаления льда (на рисунке не показаны). Для предотвращения повреждения провода при перемещении устройства в корпусе предусмотрены подпружиненные ролики, не позволяющие острым краям корпуса касаться провода.
Питание устройства осуществляется от источника питания, представляющего собой катушку индуктивности, челночным способом намотанную на тороидальный сердечник из ферромагнитного материала, в которой под действием электромагнитного поля провода линии электропередачи возникает электродвижущая сила, и выпрямитель для получения постоянного тока. Так как в различные промежутки времени мощность, передаваемая по линии электропередач, а соответственно и ток, протекающий по проводу, имеет различную величину, то катушка состоит из секций и при изменении тока в проводе система управления переключает количество активных в данный момент секций катушки. Переключение секций катушки осуществляется таким образом, чтобы на выходе источника питания поддерживалось напряжение стабильной величины.
Система управления представляет собой программируемый логический контроллер для управления работой всех систем устройства.
Перемещение устройства вдоль провода осуществляется с помощью линейного двигателя. При этом питание и управляющие сигналы подаются на первичную обмотку двигателя, а роль вторичной обмотки выполняет провод.
Поворотный модуль, предназначенный для обеспечения возможности вращения устройства вокруг оси провода, конструктивно представляет собой индукционный или шаговый двигатель, выполненный в виде двух частей - неподвижной, жестко закрепленной в корпусе устройства, и подвижной, способной поворачиваться относительно оси провода и снабженной средством фиксации. Средство фиксации конструктивно выполнено в виде электромагнитного тормоза, включающего катушку, сердечник и тормозную колодку, подпружиненную к проводу. При этом поворот устройства осуществляется следующим образом.
При возникновении необходимости поворота устройства осуществляется остановка движения устройства вдоль провода, затем подвижная часть с помощью средства фиксации фиксируется на проводе. Затем подается необходимый управляющий сигнал на неподвижную часть поворотного механизма и, в результате взаимодействия, аналогичного взаимодействию статора и ротора электродвигателя, неподвижная часть поворачивается вместе с корпусом относительно подвижной части, зафиксированной на проводе, а следовательно, и относительно самого провода. Далее средство фиксации отключается и устройство продолжает движение вдоль провода.
Для предотвращения самопроизвольного поворота после окончания работы поворотного механизма при изготовлении и сборке устройства необходимо обеспечение расположения центра тяжести устройства на оси провода.
Средства для удаления льда с провода выполнены в виде шнеков, расположенных на противоположных концах устройства. Вращение данных шнеков осуществляется с помощью приводных двигателей.
Включение устройства может происходить как самостоятельно при достижении определенного соотношения температуры и влажности окружающего воздуха, обуславливающего образование гололеда на проводе, так и принудительно по команде по беспроводной связи. Для обеспечения радиосвязи предусмотрена антенна, расположенная на внешней поверхности корпуса.
При движении вдоль провода система управления вычисляет оставшееся расстояние до опоры и по достижению опоры меняет направление движения устройства на противоположное. При необходимости совершается поворот устройства вокруг оси провода. На случай ошибки вычисления расстояния возможна установка концевых выключателей, останавливающих движение устройства при достижении опоры.
Для борьбы со льдом, намерзающим внутри корпуса устройства во время простоя, предусматривается периодическое включение устройства в режиме прогрева. Прогрев предусматривается в виде смены направления движения с малым периодом движения в каждую сторону. В результате устройство будет смещаться из стороны в сторону, то есть вибрировать находясь на одном месте. При этом лед, намерзающий внутри устройства, будет плавиться в результате воздействия тепловой энергии от протекания тока по элементам устройства. Во время штатной работы по очистке провода от льда каких-либо мер по борьбе со льдом внутри устройства не требуется, вследствие нагрева, вызванного протеканием тока по элементам устройства.
Изобретение поясняется графически, где на чертеже показана схема заявляемого устройства.
Устройство для удаления льда с провода линии электропередач содержит корпус (1), выполненный с возможностью установки на проводе (2) и содержащий отверстия для удаления льда (на схеме не показаны) и подпружиненные ролики (3); источник питания (4), представляющий собой тороидальный трансформатор тока; систему управления (5), представляющую собой программируемый логический контроллер; линейный двигатель (6), в качестве сердечника использующий провод; неподвижную часть поворотного механизма (7), подвижную часть поворотного механизма (8), средство фиксации (9), приводные двигатели шнеков (10) и шнеки (11); датчик температуры (12), датчик влажности (13) и антенну (14).