Токоприемник трамвая как называется
Пантограф (токоприёмник)
Панто́граф (токоприёмник типа пантограф, пантографный токоприемник) — токоприёмник с подъемным механизмом в виде шарнирного многозвенника, обеспечивающим вертикальное перемещение контактного полоза. [1]
Пантограф служит для обеспечения надёжного электрического соединения с контактным проводом контактной сети электрического подвижного состава железных дорог (электровоза, электропоезда, в том числе их электросекций), трамваев.
Название пантографа произошло от похожего на него по форме устройства для копирования чертежей (от греч. παντ — всё, греч. γραφ — писать).
Содержание
Устройство пантографа
Пантограф имеет контактный полоз, закреплённый на подвижных устройствах — каретках. Каретки упруго закреплены на верхних рамах пантографа. Верхние рамы через систему рычагов шарнирно крепятся к нижней раме. Нижняя рама пантографа через изоляторы жёстко закреплена на крыше.
Все части пантографа находятся под полным напряжением контактной сети. Ток протекает и через шарнирные соединения пантографа, для уменьшения переходного сопротивления в соединениях и электрокоррозии все шарниры имеют гибкие медные шунты. Для подъёма и опускания пантографа на трамваях используется механический привод (например, с верёвкой в кабину на советских трамваях или электропривод с дистанционным управлением на современных иностранных и российских трамваях), на электропоездах и электровозах — пневматический.
На электровозах пантографы устанавливаются на каждой секции, но не менее двух на электровоз. То есть на односекционных электровозах — два (для избыточности). [2] На электровозах постоянного тока может устанавливаться по два пантографа на секцию, потому что более низкое, чем при переменном токе, напряжение в контактной сети обуславливает более высокие токи при трогании и разгоне. Поэтому при плохом контакте между контактным проводом и контактным полозом токоприёмника может возникать электрическая дуга, что создаёт опасность пережога контактного провода.
На электропоездах и электросекциях устанавливается по одному пантографу на моторном вагоне каждой секции. Трамваи обычно имеют по одному токоприёмнику на моторный вагон. (Но встречаются и исключения, например вагон типа 71-88Г. Современные многосекционные трамваи также, если надо, могут комплектоваться двумя токоприемниками.)
Провод подвесной контактной сети, предназначенной для использования транспортными средствами, оборудованными пантографом, укладывают не строго вдоль пути движения, а с небольшим зигзагом. Это препятствует неравномерному износу контактного полоза пантографа.
Практика использования пантографа
На электровозах, имеющих два или более пантографа, при движении обычно поднимают задний по ходу пантограф. Это может быть связано с несколькими соображениями:
На многосекционных локомотивах, электропоездах и электромотрисах нет необходимости поднимать пантограф на каждой секции или моторном вагоне, так как секции соединены между собой высоковольтной шиной, проходящей по крыше или по сцепке. Поэтому поднимают лишь столько пантографов, сколько необходимо для обеспечения нормального токосъёма и безопасности контактного провода от пережога.
На мощных электровозах постоянного тока, потребляющих большой ток и имеющих более одного токоприёмника на секцию (например, ЧС200, ВЛ15, 2ЭC10 «Гранит»), во время наибольшего энергопотребления (при трогании и разгоне) могут быть подняты все пантографы для обеспечения большего количества точек токосъёма. После разгона передние по ходу пантографы опускают.
Полупантограф
Полупантограф (название в английском языке — single arm pantograph) или асимметричный токоприемник — внешне выглядит, как половина обычного пантографа. Преимущества полупантографа перед обычным пантографом таковы:
Однако есть у полупантографа и недостаток — меньшая прочность. Известны случаи, когда хозяйства, неспособные поддерживать подвижной состав и контактную сеть в надлежащем состоянии, переоборудовали полупантографы в пантографы.
Трамвайный пантограф
Если железнодорожные пантографы стали применяться уже на самых первых электрических железных дорогах, то трамвайные пантографы появились не сразу. До массового распространения трамвайных пантографов довольно широко были распространены трамваи со штанговыми и бугельным токоприёмниками. (Показательно, в частности, то, что некоторые города продолжают эксплуатировать трамваи со штанговым токоприёмником, несмотря на то, что пантограф намного надёжнее штангового приёмника.)
Пантограф против штанги
Первые трамваи с пантографами появились в США в 30-е годы. До этого в США безраздельно господствовал штанговый токоприемник, использовавшийся и во многих других странах Америки и некоторых странах Европы. Но штанговый токоприемник обладает следующими недостатками:
Пантограф ото всех этих недостатков свободен. В частности:
Пантограф также симметричен относительно направления движения — допускает движение в обоих направлениях с одинаковой скоростью. Штанговый токоприемник (любой) таким свойством не обладает. То есть, и трамвай со штанговым токоприемником, и троллейбус могут достаточно быстро ехать только вперед, но назад и тот, и другой могут ехать только сравнительно медленно. Трамвай же с пантографом может одинаково быстро ехать и вперед, и назад. Последний фактор обуславливает тот факт, что практически все современные двусторонние трамваи оснащаются только пантографами (или полупантографами). Естественно, пантограф практически вытеснил штангу, и подавляющее большинство современных трамваев используют пантографы или полупантографы. Трамваи же со штанговыми токоприёмниками сохранились лишь в очень небольшом количестве городов, где они, помимо транспортной функции, вкупе с городской архитектурой выполняют декоративную функцию.
Пантограф против бугеля
Бугельный токоприемник обладает многими (но не всеми!) преимуществами пантографа перед штанговым токоприемником. То есть, как и пантограф, бугель не нуждается в устройстве стрелок на контактном проводе и не подвержен риску схода с контактного провода. Как и при использовании пантографа, при использовании бугеля трамвайная контактная сеть получается конструктивно сравнительно простой (отсутствуют за ненадобностью стрелки на контактном проводе) и, как следствие, более надёжной. На этом фоне в Европе, сделавшей ставку на бугельный токоприёмник ещё на заре электрического трамвая как вида транспорта, преимущества пантографа перед бугелем поначалу замечены не были. Более того, достаточно долгое время (как это наблюдалось, например, в СССР) трамваи с бугелями и трамваи с пантографами эксплуатировались одновременно одними и теми же трамвайными системами. Но бугель, как и штанговый токоприемник, сравнительно трудноуправляем, — трамвайный пантограф в простейшем случае довольно легко управляется посредством простого тонкого троса, пропущенного в кабину машиниста, тогда как бугелем так управлять из кабины машиниста просто физически не получится. Частично уравнивает шансы пантографа и бугеля дистанционное управление (с электроприводом, например), но электропривод для управления бугелем требуется более мощный, чем для управления пантографом. Также, как и штанговый токоприемник, бугель сравнительно громоздкий — в опущенном положении бугель занимает половину крыши трамвайного вагона. Сыграло свою роль и отсутствие необходимости переделки контактной сети при отказе от бугеля в пользу пантографа. В результате пантограф одержал победу и над бугелем — в настоящее время бугельный токоприёмник используют только поддерживаемые в исправном состоянии старые трамваи, используемые в большинстве случаев лишь для экскурсионных поездок.
Автомобильный пантограф
Компания Siemens разрабатывает грузовик с гибридным двигателем использующий пантограф. [3] Использование пантографа (в отличие от штанги в троллейбусах), не требует остановки для подсоединения/отсоединения от сети.
Токоприёмник
Токоприёмник — электрический аппарат для создания контакта электрического оборудования электроподвижного состава с контактной сетью. Токоприёмники различают по условиям работы — для токосъёма с воздушной (проводной) контактной подвески и с контактного рельса; по конструктивному исполнению — пантографные (называемые пантографами), дуговые, штанговые.
Содержание
Пантограф
Пантографные токоприёмники имеют подъёмный механизм в виде шарнирного многозвенника. Они применяются на электроподвижном составе магистральных железных дорог и трамваях. Такие токоприёмники предназначены для токосъёма при высоких скоростях движения. Пантографный токоприёмник (рис. 1) имеет подвижные рамы, соединённые с помощью рычагов с неподвижным основанием. На верхних рамах установлены один (обычно на электровозах постоянного тока) или два полоза, снабжённые контактными вставками, которые при движении электроподвижного состава скользят по контактному проводу. Перевод токоприёмника в рабочее положение осуществляется пневматическим приводом, установленным на основании токоприёмника или на крыше электроподвижного состава. Токоприёмник поднимается пружинами при подаче сжатого воздуха в пневмоцилиндр и опускается при выпуске воздуха. Давление в пневмоцилиндре поддерживается в течение всего рабочего времени электроподвижного состава. Некоторые токоприёмники оборудованы автоматическими устройствами для опускания их при ударе полоза о неисправный элемент контактной сети, что обеспечивает локализацию возникшего повреждения.
Токоприёмники на высокоскоростном электроподвижном составе иногда выполняют в виде двух подвижных систем (рис. 2) с использованием авторегулирования: на небольшие изменения высоты подвеса контактного провода реагирует только верхняя система, а при больших её изменениях (например, в зоне низких искусственных сооружений) верхняя подвижная система приводит в действие нижнюю. Для улучшения качества токосъёма на этих токоприёмниках установлены гидравлические амортизаторы и аэродинамические экраны.
Полупантограф
Полупантограф (англ. single arm pantograph) или асимметричный токоприёмник — внешне выглядит, как половина обычного пантографа.
Преимущества полупантографа перед обычным пантографом:
Однако у полупантографа есть недостаток — меньшая прочность. Известны случаи, когда компании, не способные поддерживать подвижной состав и контактную сеть в надлежащем состоянии, переоборудовали полупантографы в пантографы.
Дуговые и штанговые токоприёмники
Дуговые и штанговые токоприёмники применяют на трамваях, штанговые — только на троллейбусах.
Рельсовый токоприёмник
Рельсовый токоприёмник распространён на метрополитенах. Принципиальную конструкцию токоприёмника определяет контактный рельс, характеризующийся большой жёсткостью и малым изменением высоты над уровнем ходовых рельсов. Такой токоприёмник обеспечивает относительно высокое контактное нажатие (до 300 Н) и малый ход подвижных частей (не более 30 мм), что повышает качество токосъёма. На электроподвижном составе отечественных метрополитенов токосъём осуществляется с нижней поверхности контактного рельса, за рубежом — с верхней или с нижней. Токоприёмник (рис. 3) устанавливается на кронштейнах, прикреплённых к буксам вагона через изолированный брус. Непосредственный контакт токоприёмника с контактным рельсом осуществляет башмак, который прикреплён к держателю со стороны рифлёной поверхности болтами. Необходимое статическое нажатие создаётся работающими на сжатие пружинами, расположенными между кронштейнами и держателем. Ток от башмака к кронштейнам протекает через гибкие шунты. На кронштейне закреплён контактный палец для подключения гибкого кабеля, соединённого с питающей шиной для передвижения вагона по участку, не оборудованному контактным рельсом. Рифлёные поверхности позволяют надёжно закреплять башмак на держателе на разной высоте, которую постепенно увеличивают по мере износа бандажей колёс вагона для сохранения определённого положения башмака по отношению к контактному рельсу. Токоприёмник имеет штырь, удерживающий башмак в случае необходимости в крайнем нижнем положении, что исключает соприкосновение его с контактным рельсом.
Токоприёмники могут снабжаться приводами с дистанционным управлением, позволяющими из кабины машиниста поднимать или опускать башмаки.
Пантограф для трамваев
Многие жители городов часто наблюдают, как водители троллейбусов выходят из кабины, чтобы возвратить на место контактные штанги (токоприемники). В зависимости от сноровки и квалификации водителя это занимает несколько минут.
Как появился трамвайный пантограф
Несмотря на свою легкость и простоту, трамвайный пантограф представляет собой сложный инженерно-технический механизм, над которым долгое время работали ученые и специалисты многих отраслей науки и техники.
Появился пантограф трамвая в США в начале прошлого века и сначала применялся, в основном, на электровозах, так как требования к безопасности, весу конструкции там были не так высоки, как для трамваев.
Понадобилось почти сто лет эксплуатации, более глубокое понимание электрических процессов, появление новых материалов, прежде чем пантографы трамвая заменили штангельные и бугельные устройства на трамваях.
Устройство трамвайного пантографа
Пантограф или токоприемник трамвая служит для подвода электрического тока от линий электропередачи к двигателю трамвая.
Для этого на крыше трамвая на мощном основании монтируются нижние рамы механизма, выполненные из стальных конусообразных труб. Они поворачиваются на валах с помощью подшипников скольжения. Таким образом достигается подвижность и надежность всей конструкции.
Синхронность поворота обоих валов и работу рам без перекосов обеспечивает металлическая тяга, соединенная с ушками. Все элементы механизма надежно изолированы.
Валы нижних рам поворачиваются под действием пружины, которая стремясь сжаться, передает усилие на ушки валов. Рамы несколько поднимаются и оказывают пружинящее давление на полоз, тем самым прижимая его к контактному проводу.
Это имеет большое значение, так как неровности дороги, ухабы, повороты прерывают соединение полоза с контактным проводом. По законам физики перерывы в контакте приводят к дуговому разряду в виде искр и молний. Это особенно заметно во время дождя.
Такие электрические явления ведут к преждевременному износу полоза и контактного провода. Также мешают контакту и встречное движение воздуха. Пружины рам во многом предотвращают такие явления.
Полоз и контактный провод соединяет угольная вставка. Она состоят из графитовых полос высокой чистоты. Они хорошо проводят электрический ток и, размягчается под действием высокой температуры, возникающей при трении и действии тока, исполняют роль смазочного материала.
Различия трамвайных токоприемников
В старых моделях трамваев подъем и опускание рам осуществляется с помощью механического привода. В современных трамваях такие действия производятся электромеханическим приводом.
В зависимости от мощности используемого транспорта применяют полоза:
Сегодня завод изготавливает весь ряд токоприемников, используемых всеми видами электротранспорта.
Серии пантографных токоприемников:
Пантографы серии ТрА изготавливаются в таком ряду:
Допустимый ток до 800 А в движении, а на стоянке –160А при напряжении 550 В.
Токоприемники серии ЛА имеют систему автоматического опускания при поднятии токоприемника выше 7 м над уровнем головки рельса или разрушении полоза.
Пантографы серии ТА также снабжены системой автоматического опускания. Трехрядный и четырехрядный полоз позволяет снимать ток от 2400 А до 3200 А, работать с напряжением 27КВ и развивать скорость до 160 км/ч. Это особенно важно, так как Россия намеревается переходить на производство высокоскоростных электровозов.
Непростое устройство токоприёмника (пантографа)
Опубликовано 26.07.2019 · Обновлено 01.11.2021
Сегодня мы разберем один небольшой такой вопросик, что это за штуки на крыше электровозов и электропоездов и почему их иногда так много?
Токоприемник на электропопезде
Так вот «эти штуки» называются токоприемники или иногда на профессиональном сленге пантографы. Предназначены они для передачи с помощью скользящего контакта электрической энергии от контактного провода к электрическому оборудованию электровоза. Вот и всего-то делов.
Но на самом деле это очень важные и не простые устройства. Разберем кратенько без всяких замудреностей как он устроен и работает.
пантограф
Токоприемник это довольно легкая конструкция размещающаяся на небольшой раме и включает в себя подвижные рамы-полые трубы, которые несут так называемые каретки а на каретках располагается само контактное устройство-полоз, в пазах которого находятся угольные вставки, все это устройство поднимается и опускается подъемно-опускающим механизмом.
Токоприемник электровоза
Подъемно-опускающий механизм включает в себя пневматический цилиндр, подъемные и опускающие пружины. Все токоприемники поднимаются сжатым воздухом и удерживаются в поднятом положении подъемными пружинами а при опускании токоприемника воздух из цилиндра выходит в атмосферу и посредством опускающих пружин через тяги и шарнирные связи усилие подъемных пружин нейтрализуется и токоприемник опускается.
Во время движения полоз токоприемника, поддерживаемый каретками скользит по контактному проводу угольными вставками и происходит токосъем.
Вся работа токоприемников управляется с пульта машиниста соответствующими кнопками. На односекционных электровозах располагается два токоприемника с обоих концов на крыше электровоза.
Электровоз
На двухсекционных электровозах на каждой секции располагается по одному токоприемнику ближе к кабине. Во время движения в поднятом состоянии находится задний токоприемник а передний опущен, это все не просто так и определено правилами эксплуатации электровозов, если впереди машинист увидит неисправность контактной сети, такое бывает не так уж и редко, он успеет опустить задний токоприемник и не повредить токоприемники.
Но бывают ситуации когда необходимо следовать на двух поднятых токоприемниках, например когда на контактной сети образуется наледь.
Больше токоприемников мы видим на электропоездах. Конструкция их точно такая-же как и на электровозах, но дело вот в чем. Состав электропоезда включает в себя 10 и более вагонов, так как электропоезд двигается сам, то он имеет в своем составе моторные и прицепные вагоны. Как правило эти вагоны чередуются через один. Моторный вагон имеет тяговые электродвигатели, которые через систему электроаппаратов и снабжают электроэнергией токоприемники, поэтому так много токоприемников на крыше электропоезда. Управление токоприемниками на электропоездах осуществляется точно также как и на электровозах с пульта машиниста. Вот в целом и все.
Типы и виды токоприемников
Токоприемник – важная составляющая электрических видов транспорта. С помощью него ток сети передается электроподвижному составу, приводя его в движение. Такой контакт называется токосъемом. Для разного транспорта необходимо использовать разные виды токоприемников. У них есть множество отличий начиная от формы и заканчивая положением на транспорте. Рассмотрим виды токоприемников и расскажем о тех, которые изготавливает наша компания.
Виды токоприемников
Для понимания деления токоприемников используют разные аспекты. Так по условиям работы они делятся на:
Типы токоприемников
Конструкцию токоприемника выбирают исходя из назначения самого транспорта и того, какая у него должна быть скорость. По своей конструкции токоприемники принято делить на:
Пантографы
Применяются на составах железные дорог, приводимых в движение за счет тока (электрички, электровозы) и трамваях. Механизм пантографа позволяет рамам в виде ромба подниматься и опускаться. В верхней части рамы один или два полоза контактируют с токовым проводом. Это способствует хорошему контакту и быстрой скорости передвижения. Некоторые пантографы автоматически опускаются вниз при контакте с неисправным отрезком сети или ударах.
Полупантограф
Ассиметричная конструкция, напоминающая половину обычного пантографа. У этого вида есть несколько преимуществ:
Штанговые
Штанговые токоприемники устанавливают на троллейбусы. Название дано исходя из конструкции: к проводам вверх под углом направлена штанга. Чаще всего их две. Движение штанги происходит путем направления ее проводом. За верным направлением движения из кабины дистанционно следит водитель, переключая стрелку головки, когда это необходимо. Штанговые токоприемники отличаются легкостью используемых материалов и простотой управления. Но главный недостаток в том, что при неудачном маневре штанга может слететь. На ее установку водитель тратит время и отклоняется от графика. Поэтому движение троллейбусов медленнее остального транспорта.
Стоит отметить и самые скоростные токоприемники – рельсовые. Они крепятся в нижней части состава и контактируют непосредственно с рельсами. Плотное прилегание обеспечивает высокую скорость, поэтому рельсовый токоприемник устанавливают на метрополитены и поезда.