Железнодорожный пантограф

Железнодорожный пантограф —конструкция на верхней части электропоезда, трамвая или другой машины, предназначенная для отбора электричества с контактной проводки.

Состоит из группы подвижных частей, которые меняют положение с учетом высоты контактной проводки. Ниже рассмотрим, что это за девайс, из каких элементов он состоит, в чем особенности, и как правильно работает.

Токоприемники на электротранспорте

Устройство обеспечивает надежное электрическое соединение между поездом и электрической системой, что позволяет передавать энергию на приводные моторы или другие девайсы внутри техники. При этом токоприемники бывают нескольких видов, каждый из которых рассмотрим отдельно.

Штанга

Наиболее простой и старейший вид токоприемника используется на электротранспорте. Представляет собой жесткий металлический шест, который поднимается и опускается над контактным проводом, обеспечивая электропитание. Сфера применения — троллейбусы, трамвай и электровозы.

Плюсы:

• простота конструкции, что делает ее дешевой в производстве и обслуживании;
• надежность и устойчивость к поломкам;
• низкая стоимость, чем у других типов токоприемников.

Недостатки:

• неспособность подниматься на большую высоту, что ограничивает применение на высокоскоростном электротранспорте;
• не подходит для высоких скоростей из-за жесткой конструкции, можетвибрировать и образовывать дугу;
• низкая токопроводность в сравнении с другими приемниками, что ведет к потерям.

В целом, штанга является простым, надежным и недорогим токоприемником, но ее ограниченная высота, несовместимость с высокими скоростями и низкая токопроводностьуменьшает область применения.

Токоприемник Белова

ТПБ —однорычажный асимметричный токоприемник с адаптируемо-радиальной подвеской контактных вставок, разработанный в СССР инженером Валерием Беловым. Такой токоприемник-пантограф относится к усовершенствованным вариантом штанги и применяется на трамваях, рельсовых автобусах и на некоторых электровозах.

В отличие от штанги токоприемник Белова имеет один рычаг, что делает его более легким и маневренным. Контактные вставки подвешены асимметрично, что обеспечивает более равномерный и надежный контакт с проводом.

Подвеска контактных вставок адаптируется к радиусу кривизны контакт-провода, что снижает износ и улучшает проводимость тока.
Подъем и опускание токоприемника Белова осуществляется пневматическим или пружинным приводом, что обеспечивает снижение ударных нагрузок.

Преимущества:

• плавный ход, благодаря асимметричной и адаптируемо-радиальной подвеске;
• снижение износа контактного провода и самого приемника;
• более высокая токопроводность, обеспечивающаяулучшеннуютокопроводность, чем штанга;
• возможность работы на высоких скоростях, чего не скажешь о штанге.
• большая надежность и меньшая подверженность поломкам.

Недостатки:

сложная конструкция, что делает девайс дороже в изготовлении и обслуживании;
необходимость большего пространства для установки.

Токоприемник Белова является наиболее распространенным типом устройств на современных трамваях. Используется на некоторых моделях рельсовых автобусов, и встречается на ряде электровозов.

Полупантограф

Еще один токоприемник контактной сети — полупантограф. Это надежный и универсальный девайс для электротранспорта. Имеет вид складной рамной конструкции с контактными скользящими полозами, обеспечивая надежный и универсальный вариант для питания электротранспортных средств. Представляет собой конструкцию, напоминающую половину пантографа.

Полупантографы широко применяются на электровозах, а особенно на высокоскоростных моделях.Практически все современные поезда, работающие на электричестве, оснащены такими девайсами. При этом они являются доминирующим типом токоприемника в метрополитенах.

Преимущества:

• надежный контакт с проводом даже на больших скоростях и при больших перепадах высоты;
• плавный ход и низкий уровень шума, благодаря продуманной конструкции;
• меньший износ контактного провода и самого токоприемника;
• возможность работы в различных условиях, включая высокие скорости, большие перепады высоты и сложные маршруты;
• низкий уровень шума, благодаря плавному ходу и отсутствию вибраций.

Недостатки:

• дороговизна в производстве и обслуживании;
• необходимость большего пространства для установки.

Что такое пантограф, устройство и разновидности

Важно

Пантограф представляет собой механизм, который используется для отбора электричества от контактной сети. Состоит из шарнирно-сочлененного рычага, который может подниматься и опускаться. На конце находится контактный башмак, который соприкасается с контактным проводом.

Скорость, с которой пантограф может подниматься и опускаться, составляет от 0,5 до 1 м/с.Сила прижатия контактного башмака к проводу регулируется, что важно для обеспечения оптимального электрического контакта и предотвращения повреждения контактной части.

Пантографы оснащены устройствами безопасности, которые предотвращают опускание ниже определенного уровня, что помогает защититься от повреждения. Устройства также регулярно обслуживаются для обеспечения надлежащей работы. Это включает смазку шарниров, проверку контактного башмака и контроль силы прижатия.

Пантографы отличаются по ряду признаков:

1. Вид привода: механические и электрические. В первом случаедвижение осуществляется вручную или с помощью пневмопривода, а во втором с применением электродвигателя, обеспечивающего более плавное движение и точное позиционирование.
2. Конструкция: 1-рычажные, 2-рычажные и симметричные. Первые конструктивно имеют шарнирно-сочлененный рычаг, вторые —  более сложную конструкцию с большой грузоподъемностью и стабильностью. Также они бывают симметричные и несимметричные.
3. Назначение: легкие и тяжелые. Первые применяются в электротранспорте с небольшим токопотреблением (трамвай, троллейбус), а второй — на машинах большим потреблением тока (токоприемник электровоза).
4. Тип: плоские и фигурные. В первой типе обеспечивается равномерный контакт, а во втором — более надежный.
5. Крепление: верхние (к крыше), боковые (к боковой части).

Кроме основных типов, существуют также специальные устройства: полупантографы и вакуумные.

Использование пантографа на электровозах

Такие девайсы применяются для сбора электроэнергии от надголовной контактной проводки. Электровозы могут передвигаться по электрифицированным ж/д линиям, получая энергию для движения от подвешенных над путями проводов.

Когда электровоз движется, пантограф поднимается и опускается в зависимости от высоты проводки, обеспечивая надежное соединение. Это позволяет эффективно использовать электроэнергию для тяговых усилий и других нужд во время движения по железнодорожным путям.

В целом работа проходит в несколько два этапа:

1. Подъем токоприемника перед началом движения электровоза. Машинист управляет процессом с применением специального контроллера в кабине.
2. Опускание токоприемника. Пантограф опускается после остановки электровоза или при проезде мест, где нет контактной сети.

Дальше пантограф с контактным башмаком скользит по контактному проводу, обеспечивая передачу тока. Сила прижатия регулируется, чтобы обеспечить надежный контакт и минимальный износ.

Электровозы обычно имеют два пантографа, расположенных на разных секциях. Первый применяется для основного питания, а второй — резервный или для подачи напряжения вспомогательных систем. При трогании с места или при движении по уклонам могут подниматься оба пантографа для распределения нагрузки.

Пантографы оснащены защитными устройствами, которые предотвращают его опускание ниже допустимого уровня и повреждение контактного провода.

При этом машинист следит за состоянием девайса с помощью индикаторов в кабине. Устройство требует регулярного осмотра и обслуживания для обеспечения исправной работы. Необходимо смазывать шарниры пантографа для плавного хода.

Пантограф на грузовиках

Грузовики БелАЗ-7530E могут оснащаться системой двух пантографов для зарядки от электросети. Это позволяет применять их как электрические машины, используя энергию из сети вместо традиционного дизтоплива.

Пантографы на таких грузовиках обеспечивают соединение с электрической инфраструктурой. В качестве основного мотора применяется все тот же 2230-сильный дизельный мотор, но при желании используется использование электричества напрямую к мотор-колесам.

В результате удалось уменьшить потребление горючего в пять раз с 250 до 50 л/час. Дополнительно ведется работа по созданию машины с новыми вариантами электрификации. Также имеется вариант грузовых машин с динамической подзарядкой.

Итог

Пантограф играет ключевую роль в электрифицированных системах транспорта, позволяя разной технике эффективно использовать электрическую энергию для движения. Этоспособствует снижению выбросов и улучшению экологической устойчивости, а в некоторых случаях и реальной экономии на обычном топливе.