Изучение устройств контактных сетей электрических железных дорог постоянного и переменного тока

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

 

Кафедра «Электроснабжение железных дорог»

 

 

КОНТАКТНАЯ СЕТЬ

Методические указания
к лабораторным работам

 

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Контактная сеть» написаны в соответствии с программой курса для специальности 10.04 «Электроснабжение железных дорог». Включают в себя четыре лабораторных работы:

1. Изучение устройств контактной сети железных дорог.

2. Исследование взаимодействия токоприемника с контактной подвеской.

3. Исследование влияния температуры на стрелы провеса и натяжения контактных проводов.

4. Изучение схем питания и секционирования контактной сети.

Каждая работа рассчитана на два часа занятий. Построение и содержание работ позволяют расширить знания, полученные в теоретической части курса, дополнить их практическими сведениями по оборудованию и эксплуатации контактной сети электрифицированных участков железных дорог.

Рассчитаны на студентов дневного, вечернего и заочного обучения специальности «Электроснабжение железных дорог».

 

 

Методические указания составили:

В.С. Станкевич, А.Е. Шаговик, В.В. Сероносов, М.А. Иванов.

Лабораторная работа №1

ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВ КОНТАКТНЫХ СЕТЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Цель работы

Целью работы является изучение и исследование узлов и конструкций контактных подвесок, характеристик проводов, тросов, изоляторов, арматуры, компенсаторов, воздушных стрелок, опорных, поддерживающих и фиксирующих устройств, основных геометрических параметров подвесок.

Краткие теоретические сведения

На электрических железных дорогах применяют простые (однопроводные) и цепные подвески, состоящие из несущих тросов и контактных проводов. Подвески бывают некомпенсированные, полукомпенсированные и компенсированные. Цепные подвески могут быть вертикальными, полукосыми и косыми, в зависимости от наклона струн между несущим тросом и контактным проводом. Для высоких скоростей движения необходимы подвески с одинаковой эластичностью как под опорами, так и в середине пролета. К подвескам, обеспечивающим качественный токосъем, относятся одинарные рессорные, двойные цепные подвески специальных конструкций, например, вантовые (предварительно напряженные).

Контактные провода имеют фасонный профиль. Их изготавливают из меди или бронзы холодной протяжной. Маркируют МФ, МФО, БрФ и БрФО. Они должны быть прочными и износоустойчивыми. В марке провода указывают его сечение в мм², например, МФ-100.

Несущие тросы (многопроволочные) бывают монометаллическими и биметаллическими. Их обозначают: М – медные, ПБСМ – биметаллические сталемедные, АС – сталеалюминевые. Усиливающие, питающие и отсасывающие провода, как правило, алюминиевые A-185.

Соединение между собой как контактных проводов так и тросов обеспечивают стыковыми зажимами, а медных и алюминиевых многопроволочных проводов – с помощью трубчатых овальных соединителей.

Изоляторы являются ответственными элементами контактной сети. Их изготавливают из электротехнического фарфора, стекла, стеклофарфора и полимеров. По конструкции изоляторы бывают тарельчатые, стержневые и опорные.

Изоляторы характеризуются допустимой механической нагрузкой, сухоразрядным, мокроразрядным и пробивным напряжениями.

Например, подвесной изолятор ПТФ-3,3/5 имеет рабочее напряжение 3,3 кВ, допустимую механическую нагрузку 5 тс, сухоразрядное напряжение ‑ 75 кВ, мокроразрядное – 40 кВ, пробивное – 110 кВ.

Арматурой или деталями контактной сети называют изделия, с помощью которых крепят элементы сети на опорных и поддерживающих устройствах, комплектуют гирлянды изоляторов, фиксируют и соединяют провода и тросы. Их изготавливают из ковкого чугуна, цветных металлов и стали.

Струны изготавливают либо звеньевыми из биметаллической сталемедной проволоки диаметром 4 мм, либо цельными из капронового шнура.

Продольные, поперечные и обводные электрические соединители изготавливают из медного гибкого провода марки МГГ-95, а также медным проводом М-95.

Контактную сеть монтируют анкерными участками длиной 1200 ‑ 1500 м. В середине анкерного участка контактные провода при помощи троса средней анкеровки соединяют с несущим тросом.

Сопряжения анкерных участков выполняют в трех или четырех пролетах, чтобы токоприемник плавно переходил с контактного провода одного участка на контактный провод другого.

В настоящее время на электрифицированных железных дорогах применяют железобетонные и металлические опоры. Железобетонные опоры могут быть нераздельными и раздельными. Нераздельные опоры устанавливаются непосредственно в грунт, раздельные опоры устанавливают на фундаменты, обычно железобетонные. Металлические опоры устанавливают только на фундаменты, к которым опора крепится с помощью болтов.

В качестве поддерживающих конструкций на перегонах применяют, в основном, однопутные консоли. Для фиксации контактных проводов относительно оси пути применяют прямые и обратные фиксаторы.

Для размещения контактных подвесок на станциях, имеющих несколько путей, используют гибкие или жесткие поперечины. Гибкая поперечина состоит из системы тросов, закрепленных на двух металлических опорах высотой 15 – 20 м. Жесткая поперечина представляет собой металлическую сварную уголковую ферму – ригель, установленную на железобетонные опоры. К ригелю крепятся контактные подвески «перекрываемых» путей.

На станционных путях электроподвижному составу приходится переходить с одного пути на другой, поэтому в таких местах в контактной сети необходимо смонтировать воздушную стрелку, обеспечивающую безаварийный, плавный и безыскровой переход токоприемника с одного контактного провода на другой.

При изменении температуры изменяется длина проводов, что может привести к их недопустимому провисанию. Для обеспечения постоянного натяжения контактных проводов и несущих тросов, если это необходимо, на анкерных опорах применяют грузо-блочные, пружинные, и газогидравлические компенсаторы температурных удлинений.

Описание стенда

Лабораторную работу проводят в лаборатории контактной сети, где имеются модели основных подвесок контактной сети и стенд с натурными конструкциями и деталями.

На стенде смонтирована изолированная консоль с фиксатором. Рядом расположен разрез тарельчатого изолятора, укреплен секционный изолятор. На стендах представлены отрезки проводов, тросов и арматура контактной сети.

Содержание работы

В работе изучают опорные и поддерживающие устройства, конструкции, основные узлы контактных подвесок, детали, провода, тросы и изоляторы. Детально исследуется устройство воздушной стрелки и ее местоположение при различных конструкциях стрелочных переводов.

Порядок выполнения работы

1. Изучить все представленные в лаборатории контактные подвески, их узлы, детали, изоляторы, провода и тросы.

2. Начертить:

а) эскиз консоли КИС-Ж с армировкой и указанием основных деталей;

б) эскизы прямого и обратного фиксаторов;

в) схему воздушной стрелки с привязкой ее к стрелочному переводу;

г) эскиз блочно-полиспастного компенсатора.

Содержание отчета

В отчете по лабораторной работе необходимо представить:

1. Формулировку цели работы.

2. Эскизы и схемы.

3. Ответы на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1. Какие типы и конструкции контактных проводов применяются на электрифицированных железных дорогах?

2. Какие несущие тросы, питающие и усиливающие провода, струны применяются в настоящее время на контактной сети?

3. Какие основные типы изоляторов применяются в устройствах контактной сети?

4. Какими геометрическими параметрами характеризуются цепные подвески?

5. Что представляет собой габарит установки опоры?

6. Где устанавливаются продольные соединители?

7. Для чего устанавливаются поперечные соединители?

8. Зачем контактную подвеску разбивают на анкерные участки?

9. Зачем нужна ограничительная трубка? В каком месте контактной сети она устанавливается?

10. Как стыкуются провода контактной подвески?

11. Как анкеруются провода контактной подвески?

12. Как классифицируют подвески по способу натяжения проводов?

13. Какие фиксаторы применяются при плюсовом зигзаге?

14. Какие фиксаторы применяются при минусовом зигзаге?

15. Сколько блоков в компенсаторе с коэффициентом передачи 1:4?

16. Как классифицируются цепные подвески в зависимости от взаимного расположения проводов?

17. Где применяется простая контактная подвеска?

18. Какова цель применения средней анкеровки цепной подвески?

19. Как устраивают среднюю анкеровку в полукомпенсированной цепной подвеске?

20. Как устраивают среднюю анкеровку в компенсированной цепной подвеске?

21. Как маркируются железобетонные опоры?

22. Как маркируются металлические опоры?

23. Для какой цели создается предварительное натяжение арматуры при изготовлении железобетонных опор?

24. Какие виды воздушных подвесок контактного провода применяются на магистральных железных дорогах, в чем их преимущества и недостатки?

25. Как устроена контактная сеть на станциях и перегонах?

26. Как располагаются контактные провода и несущие тросы на прямых участках при вертикальной и косой цепных подвесках?

27. Как располагаются контактные провода и несущие тросы на кривых участках при вертикальной и косой цепных подвесках?

28. Какие изоляторы применяются в анкеровках проводов, в подвесных гирляндах и для крепления фиксаторов?

29. Какими недостатками обладают на Ваш взгляд какие-либо детали или узлы и Ваши рекомендации по улучшению их?

Литература

1. Горошков Ю.И., Бондарев Н.А. Контактная сеть: Учебник для техникумов.3-е изд. перераб. и доп. – М.:Транспорт, 1990. – 339 с.

2. Марквардт К.Г. Контактная сеть. – М.:Транспорт, 1977, с. 196 – 205.

3. Фрайфельд А.В., Бондарев Н.А., Марков А.С. Устройство, сооружение и эксплуатация контактной сети и воздушных линий. – М.:Транспорт, 1987. – 336 с.

Лабораторная работа №2