Конструкция и материал проводов

Содержание

1. Конструкция и материал проводов

2. Стальные проволока и тросы

3. Контактные подвески

1. Конструкция и материал проводов

Контактные провода служат для передачи электрической энергии подвижному составу через непосредственный контакт с его токоприемником. Эти провода должны отвечать не только требованиям, предъявляемым к проводнику электрического тока, но и дополнительным особенностям его работы. Отскольжения контактных вставок токоприемников провод истирается, а при отрыве токоприемников от провода под нагрузкой образуются подгары с оплавлением поверхности провода; провод работает при больших натяжениях, подвергается динамическим нагрузкам от ударов неисправных токоприемников и сошедших штанг, изгибам и вибрациям от воздействий подвижного состава. Протекание электрического тока сопровождается нагревом провода. Температура провода может быть значительной в условиях повышенных нагрузок и особенно в вынужденном режиме работы. Провод подвергается действию сил, возникающих от собственной массы и изменений длины при изменении температуры окружающего воздуха, а также действию внешних сил от воздействия ветра и гололеда.

Для работы в этих условиях провод должен обладать высокими механическими и электрическими свойствами: прочностью, износотермоустойчивостью, электропроводностью, стойкостью к воздействию электрической дуги и длительным срокам службы.

Контактные провода изготавливаются согласно ГОСТ 2584-86 Из меди; низколегированной меди с небольшим содержанием (0,01-0,06%) легирующих присадок магния (Мг), циркония (Цр), олова (Ол), кремния (Кр) или титана (Ти) или бронзы с легирующими компонентами из магния, кадмия или циркония в пределах 0,1-1,1% в зависимости от легирующего материала и технических требований к проводу. Допускаются провода с двумя или несколькими легирующими элементами, например, в низколегированных и, бронзовых контактных проводах, кроме олова, в качестве легирующих компонентов применяют магний, кадмий и др.

Обозначения типов контактных проводов следующие: МК - контактный медный круглый; МФ - контактный медный фасонный; МФО - контактный медный фасонный овальный; НЛФ - контактный низколегированный фасонный; НЛФО - контактный низколегированный фасонный овальный; Брф - контактный бронзовый фасонный; БрфО - контактный бронзовый фасонный овальный. Площадь сечения некоторых из упомянутых контактных проводов показана на рис.4, а, 6, в, г.

Контактный провод изготавливается методом холодного волочения, при котором пруток исходного материала* протягивается через ряд последовательно уменьшающихся отверстий (фильтров), получает нужную форму сечения и увеличение длины. Уплотняясь при волочении, материал получает наклеп - поверхностное упрочнение, повышающее его твердость, пределы упругости и прочности. Все эти качества необходимы для повышения износоустойчивости и уменьшения остаточных деформаций при растяжении.

Применение низколегированных и бронзовых проводов преследует цели - повышения прочности и. износоустойчивости. Срок службы проводов, работающих в одинаковых условиях, по сравнению с медными увеличивается в 1,5 раза при низколегированных и более чем в 2 раза при бронзовых проводах.

В процессе эксплуатации от проходящего по контактному проводу электрического тока происходит его нагрев - повышение температуры провода над окружающей средой. Нагрев зависит от значения и времени действия электрического тока. Особенно резко повышается нагрев при перегрузке и неотключенном коротком замыкании. Под действием нагрева при температуре выше допустимой медный провод разупрочняется, теряя твердость и упругость. Уже при 100 °С становится заметно разупрочнение, а при 180-230 °С происходит рекристаллизация с потерей наклепа. Провод становится мягким, тягучим и непригодным для эксплуатации.

Значительно лучше противостоят действию нагрева и электрической дуги низколегированные и бронзовые провода. Температура нагрева провода при эксплуатации не должна превышать допустимый предел: для медного провода 95 °С, низколегированного 110 °С и для бронзового 130 °С. Допустимая расчетная плотность тока для трамвайных и троллейбусных контактных проводов при нормальном режиме работы должна быть, не более 5 А/мм2 для медных и 6 А/мм2 для бронзовых.

Существенными недостатками низколегированных и бронзовых проводов являются меньшая проводимость по сравнению с медными, более трудный монтаж вследствие повышения жесткости.

Для замены меди менее дефицитными металлами применяют сталеалюминиевые и сталемедные провода (рис.4, д, е). Сталеалюминиевые провода имеют снизу стальную часть и алюминиевую сверху. Стальная часть для связи с алюминиевой имеет наверху гребень в виде ласточкиного хвоста и поперечную насечку, которая препятствует продольному смещению алюминиевой части относительно стальной. Существенным недостатком провода является коррозия стальной части, вызывающая искрение, повышенный износ контактных вставок токоприемников и ухудшение токосъема.

Сталемедные провода имеют - стальной сердечник, покрытый медью, общий объем которой составляет 50-60% объема, провода. Значительное уменьшение электрической проводимости ограничивает применение сталемедного провода для пассажирских линий. Провода применяют на малозагруженных, второстепенных линиях и деповских путях.

Контактные провода изготавливаются круглого, фасонного и фасонного овального профилей (см. рис.4, а, б). В сетях трамвая и троллейбуса применяют провода фасонного профиля. Провода овального профиля, в котором уменьшен вертикальный размер и увеличен горизонтальный, применяют для открытых местностей (насыпи, дамбы и др.). для уменьшения ветровой нагрузки. Технические характеристики контактных проводов приведены в табл. 1.

Поверхность провода должна быть гладкой, ровной, без трещин, закатов, расслоений. На новом проводе допускаются незначительные забои и царапины, если после их зачистки размеры провода не выходят за пределы допустимых отклонений.

Для отличия от медных на верху бронзовых контактных4 проводов имеется одна канавка (рис.4, в), а на верху низколегированных - две симметрично расположенные канавки (рис.4, г).

На линиях трамвая и троллейбуса находят применение медные и бронзовые провода сечением 85 и 100 мм*. Провода сечением 65 мм2 могут быть применены на второстепенных (грузовых, а также редко используемых) линиях, на территориях депо, мастерских и заводов.

Сталеалюминиевый провод марки ПКСА-80/18 имеет некоторые ограничения по его применению. Не допускается использование сталеалюминиевых проводов в сетях трамвая, где на токоприемниках применяются алюминиевые контактные вставки. При токосъеме наблюдается большое искрение и выгорание алюминия вставки с образованием больших раковин и зазубрин. При дальнейшем следовании вставка с испорченной контактной поверхностью наносит повреждение проводу, подвеске и арматуре.

В сетях трамвая допускается монтаж сталеалюминиевого провода в случаях, когда подвижной состав оборудован токоприемниками с угольными или металлокерамическими контактными вставками специального состава, приспособленного для. работы по стальной поверхности. Не следует монтировать сталеалюминиевый провод на сетях трамвая и троллейбуса в приморских городах и городах с повышенной химической активностью воздуха вследствие короткого срока службы, вызванного коррозией. Не рекомендуется применение его на территориях троллейбусных депо, ремонтных мастерских и заводов. Здесь по техническим причинам имеют место неупорядоченные передвижения троллейбусов, движения с большим отклонением от проводов, подача назад без перевода штанг, вызывающие сходы штанг и, как следствие, повышенную повреждаемость проводов - в данном случае в виде пережогов.

Сталеалюминиевые провода монтируют на троллейбусных линиях во вновь создаваемых хозяйствах и при развитии на вводимых в эксплуатацию линиях значительной протяженности. Промышленность поставляет провод намотанным на деревянных барабанах. Длина провода на одном барабане 1000-2500 м.

Усиливающие провода применяют на линиях, где площадь сечения контактного провода недостаточна для пропуска электрического тока, а также на длинных линиях, где падение напряжения в конце участка превышает допустимое значение. Усиливающие провода прокладывают параллельно контактным и соединяют с ними через определенные расстояния. Для усиливающих проводов и воздушных питающих линий применяют неизолированные провода: медные марки М, сталеалюминиевые марок АС и ПБСА, сталемедные марок ПБСМ1 и ПБСМ2. Сечение проводов определяют на основании электрического расчета. Основные данные проводов приведены в табл.2,3.

Конструкции многопроволочных проводов показаны на рис.5. Провода из проволок одного металла марок М, Бр, С показаны на, рис.5, а; биметаллические из проволок, имеющих сердцевину из одного металла, а оболочку из другого металла - сталемедные и сталеалюминиевые марок ПБСМ и ПБСА, - на рис.5, б; комбинированные марок АС и АПБСА - на рис.5, в и г.

Медные провода обладают большой стойкостью к коррозии от атмосферного воздействия, надежны в эксплуатации и долговечны. Провода многопроволочные из твердотянутой проволоки МТ с временным сопротивлением на разрыв не менее 380 Н/мм2.

Алюминиевые провода выполняют многопроволочными из твердотянутых проволок марки А с временным сопротивлением на растяжение не менее 150 Н/мм2. Алюминий примерно в три раза легче меди и в 1,65 раза имеет меньшую электропроводность. Поэтому алюминиевые провода одинаковы по проводимости, легче медных в два раза. На воздухе поверхность алюминия быстро покрывается слоем окиси, который в дальнейшем хорошо противостоит атмосферной коррозии. Алюминий - металл мягкий и подвергается электрохимической коррозии при. соприкосновений с другими, металлами. Это нужно учитывать при хранении и монтаже провода, оберегая его от механических повреждений, и соприкосновении с другими металлами.

Сталеалюминиевые провода марки АС в своей конструкции имеют свитой из стальных проволок сердечник, поверх которого имеется повив алюминиевых проволок. Сердечник, служит для восприятия нагрузки от растяжения, а алюминиевые провожжи обеспечивают электрическую проводимость. В сравнении с алюминиевым этот провод имеет повышенную надежность и больше подходит к работе в городских условиях.

На контактных сетях применяют сталемедные провода марок первого класса ПБСМ1 и второго класса ПБСМ2 (см. табл.3).

Провода свивают из стальных проволок, покрытых тонким слоем меди, причем слой меди у проволоки ПБСМ1 несколько толще, чем у ПБСМ2.

2. Стальные проволока и тросы

Гибкие поддерживающие устройства - простые и цепные поперечины, сложные поддерживающие системы (трапеции, угольники, полигоны), фиксирующие поперечины и оттяжки - монтируют из холоднотянутой стальной оцинкованной проволоки диаметром 5 мм или стального оцинкованного семипроволочного каната диаметром 6,7; 7,3 и 8 мм (табл.4).

Основным недостатком стальной проволоки и стальных канатов являются их довольно быстрые коррозионные повреждения, которые вызываются загрязненной атмосферой воздуха городов, особенно вблизи химических предприятий и моря.

Быстро выходят из строя многопроволочные канаты "с жилами малого диаметра. В условиях работы на контактной сети срок службы их в 2-4 раза меньше крупножильных.

Создается особенно неблагополучное положение, если канат имеет пеньковую сердцевину, которая задерживает влагу и тем самым ускоряет коррозию. Поэтому для контактной сети не используют горячекатаную проволоку (катанку), мелкожильные стальные канаты с пеньковой сердцевиной.

В качестве меры против коррозии при изготовлении проволоки диаметром 5 мм, а также проволоки, идущей на изготовление канатов, применяют покрытие слоем цинка. Оцинкованная проволока различается по толщине покрытия на три группы: для легких условий работы ЛС, средних СС и жестких ЖС. Для контактной сети городов следует использовать проволоку и канаты с оцинковкой ЖС и лишь для загородных линий, удаленных от моря и промышленных химических предприятий, - с оцинковкой СС. Защита стальной проволоки от коррозии может быть выполнена покрытием слоем алюминия толщиной не менее 0,2 мм. Такой проволоке присвоена марка БСА.

Для несущих тросов цепных подвесок применяют стальные канаты диаметром не менее 6,7 мм. В трамвайных сетях, где несущие тросы могут быть использованы одновременно и как усиливающие провода, допускается монтаж медных марки М и биметаллических сталемедных проводов.

3. Контактные подвески

Подвешенный контактный провод можно рассматривать как натянутый стержень, опирающийся в нескольких точках (Рис.6, а). Расстояние между опорными точками А и В называется длиной пролета, или пролетом. Под действием силы тяжести от собственной массы и других сил провод провисает по плавной кривой. Это провисание характеризуется стрелой провеса }, определенной как расстояние, измеренное по вертикали от точки подвешивания до наинизшей точки провода. Поперечные размеры контактного провода в сравнении с длиной пролета настолько малы, что влиянием жесткости провода при определении формы кривой провисания можно пренебречь и рассматривать ее как гибкую нить. Стрела провеса увеличивается с увеличением длины пролета и уменьшается с увеличением натяжения провода.

Наилучшие условия токосъема обеспечиваются при движении контактной части токоприемника по горизонтальной траектории, что соответствует положению провода с минимально возможными провесами. Уменьшать длину пролетов можно лишь до определенных пределов, после которых это становится экономически невыгодным вследствие больших расходов на опорные и поддерживающие устройства. Увеличение натяжения провода ограничивается его прочностью и необходимым запасом прочности для обеспечения надежной работы на весь срок службы. Натяжение провода изменяется с изменением температуры. При повышении температуры увеличивается длина провода, а следовательно, увеличивается стрела провеса и уменьшается натяжение. При понижении температуры происходит обратное явление - уменьшается стрела провеса и увеличивается натяжение.

Для обеспечения стрел провесов в допускаемых пределах периодически, в определенные сезоны, регулируют натяжение провода вручную. Такая регулировка называется сезонной регулировкой. Более совершенным является автоматическое регулирование натяжения для поддержания. его на заданном уровне. Для автоматического регулирования используются, как правило, грузовые компенсаторы (Рис.6, б). Находит также применение частичное регулирование натяжения в пределах, ограниченных средними значениями по многолетним наблюдениям наивысшие и наинизшие температуры для данной местности. Для такого реагирования используют свойства подвески изменять натяжение провода при изменении наклона подвесных струн или положения провода на криволинейном участке.

Подвески, не имеющие автоматического регулирования, называются некомпенсированными; имеющие автоматическое регулирование грузовыми компенсаторами натяжения контактного провода и продольного троса - компенсированными; цепные подвески, имеющие автоматическое регулирование натяжения только контактного провода, - полукомпенсированными; а подвески с регулированием натяжения лишь в определенных пределах - частично компенсированными.

Контактные подвески имеют несколько разновидностей', которые можно свести к двум группам: простые и цепные. Каждая из этих групп, в свою очередь, имеет несколько подвесок, отличающихся внешним видом, способом регулирования натяжения провода и троса, условиями токосъема и эластичностью. Каждый тип подвески предназначается для определенных условий движения подвижного состава и характеристик трамвайных и троллейбусных линий. Для линий и участков, где можно допустить повышенные скорости движения, как правило, применяют цепные подвески, из которых для городских условий полукомпенсированные более предпочтительны.

Эластичностью контактной подвески называется способность, ее отжиматься вверх под действием нажатия токоприемника. Она характеризуется подъемом контактного провода данной точке от вертикальной силы токоприемника, мм/Н. Величина, обратная эластичности, называется жесткостью, она характеризуется силой, которую нужно приложить к контактному проводу, чтобы отжать его вверх на 1 мм. Единица измерения жесткости - Н/мм.

Страницы: 1, 2