Резистор тормозной

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к электрическим аппаратам, предназначенным для работы на подвижном составе рельсового транспорта, и может быть использована в системах электродинамического охлаждения электропоездов и охлаждаемых набегающим потоком воздуха путем конвективного теплоотвода.
Резистор тормозной является комплектующим изделием электропоезда, который используется в вагонах метро и относится к тяговым электрическим аппаратам.
Из уровня техники известен модуль тормозных резисторов электровоза, который включает корпус модуля и блоки тормозных резисторов с воздухопроницаемыми резистивными элементами в тепло- и электроизолирующих ограждающих конструкциях с входным и выходным окнами и электрическими соединениями, а также устройства для забора и выхлопа воздуха, мотор-вентилятор и нагнетательный канал, формирующие совместно с ограждающими конструкциями блоков тормозных резисторов воздушный тракт вентиляции. При этом корпус модуля выполнен с системой вертикальных парных направляющих с упорами, закрепленными с помощью опорно-крепежной арматуры, а блок тормозных резисторов представляет собой комплект из отдельных резистивных элементов, выполненных с боковинами с заплечиками и собственными тепло- и электроизолирующими ограждающими конструкциями с входными и выходными окнами, образующими целостный блок с рядным расположением при вложении их в соответствующие вертикальные парные направляющие с навешиванием своими заплечиками на упоры вертикальных направляющих корпуса модуля и закреплением их резьбовыми соединениями на упорах вертикальных направляющих с обеспечением возможности индивидуального вертикального монтажа-демонтажа каждого резистивного элемента и формирующих своими ограждающими конструкциями единый канал охлаждения в воздушном тракте вентиляции между нагнетательным каналом и устройством для выхлопа воздуха с непосредственным примыканием к ним. Причем корпус модуля выполнен со съемными крышевыми листами (RU181839, МПК B06L7/00, опубл. 26.07.2018).
Недостатками известного модуля тормозных резисторов электровоза является наличие принудительного воздушного охлаждения. При неисправности мотор-вентилятора, единственного способа охлаждения модуля тормозных резисторов, так как отсутствуют дополнительные вентиляционные отверстия в ограждающих конструкциях, прекращается вентиляция всего вышеуказанного блока тормозных резисторов, в результате чего модуль тормозных резисторов теряет работоспособность.
Известен модуль тормозных резисторов электровоза, включающий осевой мотор-вентилятор, диффузор, блок тормозных резисторов, электрические соединения токовыводов резистивных элементов между собой, узел электрических подключений к силовым электрическим цепям электровоза и несущий каркасный корпус с устройствами для забора и выхлопа воздуха и люками обслуживания, корпус выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда с внешним каркасом с присоединительными фланцами. На боковых стенках внутри корпуса выполнена с помощью опорно-крепежной арматуры система парных открытых сверху направляющих, расположенных в вертикальной плоскости напротив друг друга, в которых с помощью своих боковин рядно установлены вдоль продольной оси корпуса и закреплены резьбовыми соединениями воздухопроницаемые резистивные элементы с формированием блока тормозных резисторов с возможностью индивидуального извлечения каждого резистивного элемента из корпуса. Электрические соединения токовыводов резистивных элементов между собой выполнены сверху блока тормозных резисторов жесткими съемными электрическими шинами с помощью резьбовых соединений, а узел электрических подключений к силовым электрическим цепям – в виде коробки на внешней стороне одной из боковых стенок с кабельным подключением. Корпус так же имеет поперечную стенку с отверстием посередине для установки с ее внешней стороны мотор-вентилятора, которая формирует открытый сверху отсек мотор-вентилятора, усиленный с концевой части горизонтальными поперечными балками, а с внутренней стороны – одноканального диффузора, у которого большее сечение выполнено прямоугольным и расположенным впритык к блоку тормозных резисторов. Сверху корпус закрыт съемными крышками для обслуживания. К торцам корпуса резьбовыми соединениями прикреплены кожухи со сквозными воздушными каналами, внешние отверстия которых закрыты защитными сетками. Один из кожухов, ближайший к мотор-вентилятору, выполняет функцию устройства для забора воздуха, другой – устройства для выхлопа воздуха и снабжен порожком, при этом между кожухом, выполняющим функцию устройства для выхлопа воздуха, и блоком тормозных резисторов установлен прямоугольный воздуховод, а днища кожухов и корпуса оснащены дренажными отверстиями (RU181840, МПК B60L 7/00, B60T 8/00, опубл. 26.07.2018).
Среди недостатков известного решения можно отметить наличие принудительного воздушного охлаждения, что увеличивает массу и габаритные размеры резистора и как следствие усложняет конструкцию. Также недостатком данного резистора является расход электроэнергии электродвигателем вентилятора.
Известен блок самовентилируемых резисторов для электрического общественного транспорта, имеющий установленные в виде рядов резистивные элементы в опорно-крепежной арматуре и токовыводы, соединенные с узлом электрических подключений. Резистивные элементы электрически и механически соединены между собой. Каждый из рядов резистивных элементов составлен из вертикально ориентированных воздухопрозрачных спиралей, навитых из круглой тугоплавкой формодержащей металлической проволоки диаметром 1,5-5 мм, с шагом спирали не менее 1,5 диаметров проволоки и диаметром навивки не более 12 диаметров проволоки. Спирали установлены между верхними и нижними токоведущими держателями и закреплены на них через свои крайние витки (RU 2570923, МПК B60L 7/02, H01C 3/00, H01C 1/014, опубл. 20.12.2015).
Конструкция данного решения направлена на снижение рабочей температуры блока резисторов при снижении его габаритов и массы. Недостатком является сложность и нетехнологичность конструкции из-за наличия вложенных в корпус таких элементов, как внешний и внутренний каркасы и крепление внутреннего каркаса в кожухе, сложность сборки в замкнутом пространстве. Также недостатком конструкции является отсутствие дополнительных вентиляционных отверстий в ограждающих деталях, что приводит к слабому охлаждению при остановках транспортного средства, а наличие сварных конструкций вызывает повышенные тепловые напряжения и деформации в них, могущие вызвать разрушение конструкции, то есть это снижает надежность конструкции.
Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели является мощный воздухоохлаждаемый резистор, содержащий корпус, выполненный в виде кожуха на установочной раме с рядным расположением воздухопроницаемых резистивных элементов, опоры, входные и выходные вентиляционные отверстия, резистивные элементы имеют двухрядное расположение с горизонтальной ориентацией резистивных элементов, кожух выполнен бескаркасным составным, включающим ограждающие конструкции, формирующие призматическое пространство для размещения резистивных элементов, сами ограждающие конструкции соединены между собой и закреплены нарамеболтовыми соединениями и состоят в основном из плоских листовых деталей, кроме крыши, выполненной с пирамидальными выдавками выпуклостью вверх с вершинами над самыми нагреваемыми точками резистивных элементов, и боковых стенок, выполненных в их верхних частях с отогнутыми бортами, направленными в сторону продольной оси кожуха, при этом в нижних частях торцевых и боковых стенок и в отогнутых бортах выполнены массивы вентиляционных отверстий, в крышевых деталях выполнены сплошные массивы вентиляционных отверстий, днищевых деталях – сплошные массивы отштампованных вентиляционных жалюзи, опоры выполнены в виде четырех демпферов, установленных по концам установочной рамы. При этом в состав ограждающих конструкций введена перегородка, разделяющая призматическое пространство, сформированное ограждающими конструкциями, на две секции, каждый ряд резистивных элементов состоит из двух резистивных элементов, крышевые детали выполнены идентичными в количестве, равном количеству секций призматического пространства, сформированного ограждающими конструкциями, кожух дополнительно закреплен к раме подкосами, а вентиляционные отверстия выполнены прямоугольной формы (RU168740, МПК H01C 3/10, опубл. 17.02.2017).
Недостатками прототипа является то, что он имеет большие габаритные размеры, отсутствие тепловых экранов с использованием теплоизоляционного материала, предохраняющих транспортное средство от теплового воздействия резистивных элементов и установка резистора только на крыше транспортного средства. Поскольку крышевые листы имеют вентиляционные отверстия и не защищены от попадания внутрь посторонних частиц, например графитовых частиц от полоза токоприемника и т. д., то при попадании внутрь посторонних частиц возможно ухудшение изоляции резистивных элементов и в последующем ухудшение работоспобосности резистора в целом.
Технический результат, достигаемый при использовании заявленной полезной модели, заключается в повышении надежности конструкции резистора тормозного, максимальной рассеиваемой мощности при минимальном весе, эффективном естественном охлаждении и защите оборудования вагонов метро от теплового воздействия, так как оказывается минимальное воздействие температуры на другое оборудование вагонов метро при реостатном торможении.
Технический результат достигается тем, что резистор тормозной  представляет собой корпус прямоугольной формы, выполненный из нержавеющей стали, внутри которого установлен резистивный блок. Корпус состоит из двух торцевых стенок, двух боковых стенок и четырех верхних крышек, скрепленных между собой и закрепленных к опорам, которые выполнены в виде трех опорных балок, установленных на крыше устройства в равноудаленном расстоянии друг от друга. Снизу корпус закрыт двумя нижними крышками, для обеспечения охлаждения резистивного блока в нижних крышках и двух верхних стенках корпуса выполнена перфорация. Две другие стенки и верхние крышки закрыты термоэкранами, предохраняющими вагон от теплового воздействия резистивного блока. На передней торцевой стенке корпуса закреплен короб, служащий для защиты подключения внешних силовых кабелей к выводным шинам устройства, в стенке короба выполнен вырез для обеспечения доступа к выводным шинам, вырез закрыт съемной крышкой, которая крепится к коробу болтами. На торцевых стенках корпуса устройства находятся болты заземления, а также закреплены четыре кронштейна с втулками, предназначенные для ограничения перемещений страховочных тросов. Резистивный блок состоит из шести резистивных узлов, имеющих рядное расположение, выполненных составными из прямоугольных пластин с изогнутыми в противоположные стороны концами. Резистивные узлы закреплены к торцевым стенкам корпуса через опорные изоляторы и соединены между собой медными шинами в соответствии со схемой электрической принципиальной. Для подключения к электрической схеме электропоезда в короб выведены две шины, закрепленные на керамических опорных изоляторах, на верхней стенке короба имеется отверстие для ввода внешних силовых кабелей. Для крепления внешних силовых кабелей на шинах установлены винты М10 с шайбами и гайками, внешние кабели заведены в короб через ввод кабельный, расположенный на коробе. Резистивный узел представляет собой ленту, установленную через изоляторы и на две шпильки, лента с изоляторами фиксируется на шпильках кронштейна. На кронштейнах закреплены опорные изоляторы, служащие для крепления резистивного узла в корпусе. Лента состоит из отдельных элементов, с отштампованными ребрами жесткости, и выводных пластин, сваренных точечной сваркой в единую конструкцию.
На фиг. 1 изображен вид спереди резистора тормозного, на фиг. 2 изображен вид А на фиг. 1 резистора тормозного, на фиг. 3 изображен вид слева резистора тормозного, на фиг. 4 изображен вид сверху резистора тормозного, на фиг. 5 изображен вид спереди элементов резистора тормозного, на фиг. 6 изображен вид слева элементов резистора тормозного, на фиг. 7 изображен резистивный узел, на фиг. 8 изображена схема электрическая принципиальная резистора тормозного с обозначением элементов резистора (обозначения элементов резистора указаны условно).
Конструкция заявленного устройства состоит из функциональных элементов: 1 – торцевые стенки, 2 – боковые стенки, 3 – верхние крышки, 4 – опорные балки, 5 – нижние крышки, 6 – термоэкраны, 7 – короб, 8 – вырез в коробе, 9 – съемная крышка, 10 – болты заземления, 11 – кронштейны, 12 –резистивные узлы, 13–опорные изоляторы, 14 – лента, 15, 16 – изоляторы, 17 – кронштейн, 18 – медные шины, 19– выводные шины, 20 – керамические опорные изоляторы.
Резистор тормозной представляет собой корпус прямоугольной формы, выполненной из нержавеющей стали, внутри которого установлен резистивный блок.
Корпус состоит из двух торцевых стенок 1, двух боковых стенок 2 и четырех верхних крышек 3, скрепленных между собой и закрепленных к трем опорным балкам 4. Снизу корпус закрывается двумя нижними крышками 5. Для обеспечения охлаждения резистивного блока в нижних крышках 5 и одной из торцевых 1 и боковых стенок 2 корпуса выполнена перфорация. Две другие торцевая 1, боковая 2 стенки и верхние крышки 3 закрыты термоэкранами 6, предохраняющими вагон от теплового воздействия резистивного блока. На передней торцевой стенке 1 корпуса закреплен короб 7, служащий для защиты подключения внешних силовых кабелей к выводным шинам 20 резистора. В стенке короба 7 выполнен           вырез 8 для обеспечения доступа к выводным шинам 19. Вырез 8 закрывается съемной крышкой 9. Крышка крепится к коробу 7 болтами. На торцевых стенках 1 корпуса резистора находятся болты заземления 10. На торцевых стенках 1 закреплены четыре кронштейна 11 с втулками. Кронштейны 11 предназначены для ограничения перемещений страховочных тросов (на чертеже не показаны).
Резистивный блок состоит из шести резистивных узлов 12, закрепленных к торцевым стенкам 1 корпуса резистора через опорные изоляторы 13.
Резистивный узел 12 представляет собой ленту 14, установленную через изоляторы 15, 16 на две шпильки. Лента 14 с изоляторами 15, 16 фиксируется на шпильках кронштейна 17. На кронштейны 17 закрепляются опорные изоляторы 13, служащие для крепления резистивного узла 12 в корпусе. Лента 14 состоит из отдельных элементов, с отштампованными ребрами жесткости, и выводных пластин, сваренных точечной сваркой в единую конструкцию.
Резистивные узлы 12 соединены между собой медными шинами 18 в соответствии со схемой электрической принципиальной. Для подключения к электрической схеме электропоезда в короб 7 резистора подведены две выводные шины 19, закрепленные на керамических опорных изоляторах 20. На верхней стенке короба 7 имеется отверстие для ввода внешних силовых кабелей. Для крепления внешних силовых кабелей на выводных шинах 19 установлены винты М10 с шайбами и гайками. Внешние кабели заводятся в короб 7 через ввод кабельный, расположенный на коробе 7.
В конструкции резистора тормозного используют резистивный узел, раскрытый в патенте RU168031, МПК B60L 7/02, H01C 3/10, H01C 1/016, опубл. 17.01.2017.
Резистор тормозной работает следующим образом. Устанавливают резистор под днище вагона на три опорные балки 4 (фиг. 4) таким образом, чтобы резистор располагался по ширине вагона, то есть поперек. При реостатном торможении вагонов метро, резистор охлаждается путем засасывания забортного воздуха через нижние крышки 5 (Фиг. 1). Поток охлаждающего воздуха проходит через резистивный блок (фиг. 5), после чего нагретый воздух выходит в определенном направлении через перфорированные отверстия в торцевой 1 и боковой 2 (фиг. 1 и фиг. 3) стенках. Корпус, в состав которого входят торцевые стенки 1 и боковые стенки 2, обеспечивает эффективное охлаждение за счет того, что поток горячего воздуха (тепла) выходит только в определенном направлении, тем самым защищая от перегрева другие части вагонов метро, а также термоэкраны 6, которые обеспечивают защиту оборудования вагонов метро от теплового воздействия. Горизонтальное расположение резистивных узлов 12 (фиг. 5) позволяет получить компактную конструкцию резистора по высоте, обеспечивая хорошую компонуемость под днищем вагона. При обслуживании резистивных узлов 12 может быть снята одна из нижних крышек 5 (фиг. 1), что обеспечивает простоту проводимых работ. Кроме этого, в резисторе предусмотрено крепление страховочного троса (на чертеже не показан). Суть данного устройства состоит в следующем. Через отверстие в кронштейне 11, расположенного на передней торцевой стенке 1, просовывается страховочный трос, далее он проходит по днищу перпендикулярно резистору и просовывается через отверстие другого кронштейна 11, установленного на противоположной торцевой стенке 1 и после крепится к днищу вагона. Таким образом, страховочный трос защищает резистор от падения.
По сравнению с известным техническим решением заявленная полезная модель повышает надежность конструкции резистора тормозного, максимальную рассеиваемую мощность при минимальном весе, эффективное естественное охлаждение и защиту оборудования вагонов метро от теплового воздействия, так как оказывается минимальное воздействие температуры на другое оборудование вагонов метро при реостатном торможении. Кроме этого, резистор тормозной обладает пониженным шумом, компактным корпусом, низкой индуктивностью, так как отсутствует вентиляционная установка. Конструкция корпуса резистора тормозного устроена таким образом, что поток горячего воздуха (тепла) выходит только в определенном направлении, тем самым защищая от перегрева другие части вагонов метро. Стенки и верхние крышки резистора тормозного закрыты термоэкранами, что позволяет значительно снизить тепловое воздействие резистивного блока на устанавливаемое в непосредственной близости оборудование, кабельной линии и т.д.