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.
