Конструкция и материал проводов контактной сети для трамваев и троллейбусов

МАТЕРИАЛЫ, АРМАТУРА, СЕТЕВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ. КОНТАКТНЫЕ ПОДВЕСКИ ТРАМВАЕВ И ТРОЛЛЕЙБУСОВ

Конструкция и материал проводов контактной сети для трамваев и троллейбусов

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. От скольжения 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 воз-, действия 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 воздействий ветра и гололеда.

Для работы в этих .условиях провод должен обладать высокими механическими и электрическими свойствами: прочностью, износо-тёрмоустойчивостью, 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 магнии, 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, б,в, г.

Контактный провод изготавливается методом холодного волочения, при котором пруток исходного материала протягивается через ряд последовательно уменьшающихся отверстий (фильтров), полут чает 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.

Рис. 4. Контактные провода: а — медный фасонный; б — медный фасонный овальный; в, г — отличительные канавки соответственно бронзового и низколегированного проводов; д.— сталемедный; е — сталеалюминевый ИКСА-80/180

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 сталеалюминевые и сталемедные провода (рис. 4, д, е). Сталеалюминевые 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 контактных проводов имеется одна канавка (рис. 4,<з), 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 мм2. Провода сечением 65 мм2 могут быть применены на второстепенных (грузовых, а также редкоиспользуемых) линиях, на территориях депо, мастерских и заводов.

Сталеалюминевый провод марки ПКСА-80/180) имеет некоторые ограничения по его применению. Не допускается использование сталеалюминевых 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.

Таблица I

В сетях трамвая допускается монтаж сталеалюминевого 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 сталеалюминевый 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.

Сталеалюминевые 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 проезда 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, сталеалюминевые 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 ие 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.

Сталеалюминевые провода марки АС в своей конструкции имеют

свитой из стальных проволок сердечник, поверх которого имеется повив алюминиевых проволок. Сердечник, служат для восприятия нагрузки от растяжения, а алюминиевые проволоки 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.