Секционный изолятор для контактной сети городского транспорта

Предлагаемая полезная модель относится к линиям электроснабжения, контактирующим с токоприемниками транспортных средств, в частности к секционным изоляторам, предназначенным для разделения сети на изолированные относительно друг друга участки, и может найти применение в контактных сетях трамвая и троллейбуса.
Из уровня техники известен секционный изолятор (RU, а.с. №124460, «Секционный изолятор», МПК B60M 1/18, от 18.01.1958 г., опубл. 01.01.1959 г.).
Изолятор содержит металлические ходовые элементы, разделенные воздушными промежутками. В изоляторе использована искрогасительная катушка с магнитопроводом, включенная между контактным проводом и первым ходовым элементом. Токоприемник, проходя по ходовому элементу, получает электропитание через искрогаситсльную катушку, чем создается магнитное поле в воздушном зазоре, под влиянием которого возникающая дуга вытягивается вверх и гасится.
Недостатком данного изолятора является то, что растяжение дуги продолжительно во времени: магнитное поле, создаваемое катушкой, зависит от силы тока и уменьшается при изменении силы тока, т.е. не является постоянным и, поэтому не обладает достаточной магнитной индукцией, необходимой для сокращения времени растяжения дуги и ее гашения. Кроме того, изолятор имеет большой вес (около 19 кг), что снижает скорость передвижения через него токосъемника транспортного средства.
Известен секционный изолятор «А.С. Афанасьев, Г.П. Долаберидзе, В.В. Шевченко, «Контактные и кабельные сети городского транспорта» М., Транспорт, 1992 г. с. 42).
Изолятор содержит держатель в виде двух изолирующих балок, к которым посредством металлических скоб болтами, расположенными в вертикальной плоскости, прикреплены ходовые элементы (элемент токовый, элемент нейтральный и элемент промежуточный). Система дугогашения выполнена в виде электромагнитной катушки и дугогасительной камеры.
Недостатком указанной конструкции является наличие металлических скоб, поэтому большая часть пути утечки тока шунтируется ими, что при эксплуатации изолятора в условиях увлажнения и загрязненности атмосферы снижает электроизоляционные свойства изолятора. Эффективность работы системы дугогашения снижается в виду того, что расстояние между полюсом магнитопровода и скобой токопроводящего элемента мало, что приводит к закорачиванию этого промежутка и появлению электрического потенциала на полюсах магнитопровода, что может привести к выходу изолятора из строя. Кроме того, магнитное поле, создаваемое электромагнитной катушкой, не обеспечивает высокой скорости растяжения дуги для последующего ее гашения. Наличие металлических элементов значительно увеличивает вес изолятора.
Известен секционный изолятор (RU, п. №2158684 «Изолятор секционный для контактной сети городского транспорта», МПК B60M 1/18, от о2.06.1999 г., опубл. 10.11.2000 г.).
Изолятор содержит силовой элемент, выполненный в виде двух изоляционных балок, соединенных металлическими шпильками, на которых установлены элементы ходовой линии, и систему дугогашения. Шпильки, на которых закреплены элементы ходовой линии, изолированы от них коаксиально расположенными внутренними изолирующими втулками, а от балок - распорными изолирующими втулками, установленными коаксиально внутренней изолирующей втулке по обе стороны от каждого элемента ходовой линии. Система дугогашения выполнена в виде электромагнитной катушки и дугогасительной камеры, установленных на силовом элементе в области воздушного промежутка между элементами ходовой линии.
Недостатком изолятора является то, что магнитное поле, создаваемое электромагнитной катушкой, не обеспечивает высокой скорости растяжения дуги и сокращение времени ее гашения. Наличие металлических элементов значительно увеличивает вес изолятора.
Указанное техническое решение выбрано заявителем в качестве ближайшего аналога (прототипа), так как оно имеет наибольшее число существенных признаков совпадающих с существенными признаками заявляемого секционного изолятора.
Задачей предполагаемой полезной модели является создание нового надежного секционного изолятора с повышенным сроком эксплуатации.
Техническим результатом предполагаемой полезной модели является создание условий для сокращения времени гашения дуги за счет увеличения скорости ее растяжения постоянным магнитным полем, а также повышение изоляционных свойств, упрощение конструкции и снижение веса секционного изолятора.
Технический результат достигается тем, что в секционном изоляторе для контактной сети городского транспорта, содержащим корпус из композиционного материала, на котором установлены элементы ходовой линии с воздушными промежутками между ними и - одно средство гашения дуги, установленное на корпусе в области первого по ходу движения воздушного промежутка между элементами ходовой линии, согласно полезной модели, средство гашения дуги выполнено в виде магнитной системы, образованной одной парой соосных, оппозитно установленных постоянных магнитов.
Выполнение средства гашения дуги в виде магнитной системы, образованной одной парой соосных, оппозитно установленных постоянных магнитов позволяет создать сильное постоянное магнитное поле между ними с высокой плотностью магнитных линий. При прохождении токоприемника транспортного средства через секционный изолятор и размыкании контактов, в области первого по ходу движения в промежутке между элементами ходовой линии, возникает электрическая дуга, на которую будет действовать постоянное магнитное поле, образованное указанной выше магнитной системой. Когда дуга находится в магнитном поле, то на нее действует сила, определяемая по правилу левой руки, и эта сила зависит от интенсивности магнитного поля. Постоянное магнитное поле характеризуется высокими магнитными параметрами, в частности высокой магнитной индукцией, позволяющей увеличить скорость растяжения дуги, и тем самым способствовать ее охлаждению и деионизации и, следовательно, сократить время ее гашения.
Для обеспечения реверсивности движения транспортного средства, т.е. не только в прямом, но и обратном направлении, в секционном изоляторе может быть установлена вторая пара постоянных магнитов в области первого против хода движения промежутка между элементами ходовой линии.
В частном случае выполнения полезной модели в качестве постоянных магнитов используют магниты на основе редкоземельных металлов.
Магнитное поле постоянных магнитов на основе редкоземельных металлов обладает более высокими магнитными параметрами по сравнению с литыми и ферритовыми материалами при значительно меньших размерах и массе. Магнитная энергия магнитов на основе самария в 6 раз выше, а на основе неодима - в 10 раз выше, чем у ферритовых магнитов. Таким образом, использование постоянных магнитов па основе редкоземельных металлов обеспечивает создание сильного магнитного поля в области возникновения дуги, являющего достаточным для увеличения скорости растяжения дуги и сокращения времени ее гашения. В заявляемом секционном изоляторе использованы магниты в виде дисков. Небольшие по размерам и массе указанные магниты позволяют снизить вес изолятора.
В частном случае выполнения полезной модели корпус выполнен коробчатой формы П-образного профиля.
Выполнение корпуса коробчатой формы П-образного профиля позволяет создать целостную конструкцию, исключающую, по сравнению с известными аналогами, наличие крепежных элементов, соединяющих, например, изолирующие элементы корпуса в виде двух балок между собой, что значительно снижает его вес, примерно, до 3 кг и упрощает конструкцию.
В частном случае выполнения полезной модели элементы ходовой линии закреплены на внутренней поверхности горизонтальной полки П-образного профиля корпуса посредством крепежных элементов, установленных на наружной поверхности указанной полки.
Закрепление элементов ходовой линии на внутренней поверхности горизонтальной полки П-образного профиля корпуса посредством крепежных элементов, установленных на наружной поверхности указанной полки упрощает конструкцию, снижает вес изолятора.
В частном случае выполнения полезной модели на горизонтальной полке П-образного профиля корпуса в области первого по ходу движения воздушного промежутка между элементами ходовой линии выполнено сквозное окно.
Наличие сквозного окна на горизонтальной полке П-образного профиля корпуса обеспечивает возможность вытягивания дуги вверх через указанное окно.
В частном случае выполнения полезной модели пара соосных, оппозитно установленных постоянных магнитов размещена на внутренней поверхности вертикальных полок П-образного профиля корпуса.
Размещение пары соосных, оппозитно установленных на внутренней поверхности вертикальных полок П-образного профиля корпуса постоянных магнитов, позволяет сократить расстояние между магнитами и каждого из магнитов до воздушного промежутка между элементами ходовой линии, что усиливает действие постоянного магнитного поля на возникающую в указанном промежутке дугу, вытягивает ее вверх с высокой скоростью ее растяжения и сокращении времени ее гашения.
В частном случае выполнения устройства в качестве композиционного материала корпуса использован стеклопластик.
Использование в качестве композиционного материала стеклопластика повышает изоляционные свойства секционного изолятора, увеличивает стойкость к воздействию атмосферных осадков, снижает вес.
В частном случае выполнения устройства корпус выполнен с гидрофобным покрытием.
Наличие гидрофобного покрытия способствует образованию па поверхности корпуса защитного слоя, предотвращающего налипание воды, снега, пыли, соли и других загрязняющих компонентов, что улучшает его эксплуатационные качества, увеличивает срок службы
В частном случае выполнения устройства элементы ходовой линии выступают относительно вертикальных полок П-образного профиля корпуса.
Выступающие относительно вертикальных полок П-образного профиля корпуса изолятора элементы ходовой линии, позволяют обеспечить его универсальность за счет обеспечения возможности его использования для прохода токосъемников, как трамвая, так и троллейбуса.
Заявителем проведен патентно-информационный поиск по данной теме, в результате которого не выявлено технических решений с заявляемой совокупностью признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели условию патентоспособности «новизна». Данное техническое решение может найти применение при производстве секционных изоляторов на электротехнических предприятиях, что соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где представлен один из вариантов реализации изобретения:
- на фиг. 1 - общий вид секционного изолятора;
- на фиг. 2 - вид снизу на фиг. 1;
- на фиг. 3 - вид сверху на фиг. 1;
- на фиг. 4 - разрез по А-А на фиг. 2.
Секционный изолятор содержит корпус 1, П-образной формы с горизонтальной полкой 2 и вертикальными полками 3. На внутренней поверхности горизонтальной полки 2 посредством крепежных элементов 4 закреплены элементы ходовой линии 5, 6 и 7, 8. На горизонтальной полке 2 в области воздушных промежутков 9 и 10 между элементами 5, 6, 7, 8 выполнены сквозные окна 11, 12, 13. На внутренних поверхностях вертикальных полок 3 в области воздушных промежутков 9 и 10 между элементами ходовой линии 5, 6 и 7, 8 установлена магнитная система, образованная, по меньшей мере, одной парой соосных, оппозитно установленных постоянных магнитов в виде дисков 14, 15 и 16, 17 па основе редкоземельным металлов. Для усиления магнитного поля постоянные магниты 14, 15 и 16, 17 состоят из двух дисков. Постоянные магниты закреплены посредством крепежных элементов 18 и закрыты защитными колпачками 19. Секционный изолятор содержит крепежный элемент 20 для соединения с контактной сетью (на фиг. не показано).
Секционный изолятор работает следующим образом.
При прохождении токосъемника трамвая или троллейбуса (на фиг. не показано) слева направо через изолятор и размыкании контактов между элементами ходовой линии 5 и 6 на возникающую в воздушном промежутке 9 дугу действует сильное магнитное поле постоянных магнитов 14 и 15, которое вытягивает дугу в окно 11, и она гасится.. При необходимости движения транспортного средства в обратном направлении, т.е. справа налево, гашение дуги происходит аналогичным образом, т.е. дуга, возникающая в первом по ходу движения воздушном промежутке 10 между ходовыми элементами 7 и 8 под воздействием сильного магнитного поля постоянных магнитов 16 и 17 вытягивается в сквозное окно 13 и гасится.. В силу того, что магнитное поле постоянных магнитов на основе редкоземельных металлов имеет высокие магнитные параметры, в частности магнитную индукцию (до 1,2 Тл), которая определяет силу постоянного магнитного поля, воздействующую на возникающую дугу, позволяет обеспечить увеличение скорости растяжения дуги и сокращение времени ее гашения.
Таким образом, предполагаемая полезная модель позволяет создать условия для сокращения времени гашения дуги за счет увеличения скорости ее растяжения постоянным магнитным полем, а также повышение изоляционных свойств, упрощение конструкции и снижение веса секционного изолятора.