Методика оцінки нагрівання місця контакту контактного проводу із вставкою струмоприймача
Loading...
Files
Date
2020
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро
Abstract
UKR: Мета. Основною метою нашої роботи є розробка методики оцінки температури нагрівання зони контактування контактного проводу з контактною вставкою струмоприймача (елемент контактного проводу – елемент контактної вставки струмоприймача, скорочено ЕКП – ЕКВС) для умов стоянки під час підготовки поїзда до рейсу з визначенням граничного струмового навантаження на цей вузол. Методика. Запропоновано розглядати контакт ЕКП – ЕКВС з точки зору класичної теорії електричного контакту й нагрівання однорідного тіла. Результати. Розглянуто особливості теплового стану вузла струмознімання ЕКП – ЕКВС в умовах підготовки електрорухомого складу до рейсу. У рамках дослідження розроблено методику оцінки температури нагрівання зони силового ковзного контакту в умовах підготовки поїзда до рейсу. Застосування методики сприятиме зменшенню кількості перепалювань контактного проводу завдяки точному вибору часу прогрівання/охолодження поїзда для визначеного струму обігріву/кондиціонування в разі підготовки електрорухомого складу до рейсу. Наукова новизна. Установлено, що причиною перепалювань контактного проводу на стоянках під час підготовки поїзда до рейсу є перевищення допустимої температури силового ковзного контакту внаслідок тривалої дії струму обігріву/кондиціонування. На відміну від стандартного підходу до встановлення тривалості обігріву поїзда, запропонована методика враховує додаткові фактори, а саме зношеність та стан контактного проводу, стан контактної вставки струмоприймача. Ця методика базується на класичній теорії електричного контакту та теорії нагрівання однорідного тіла, що дозволяє досить точно оцінити тепловий стан силового ковзного контакту і є досить зручною для використання в умовах експлуатації. Практична значимість. Результати роботи мають практичну цінність, оскільки технологія підготовки поїзда до рейсу може бути доповнена розрахунком температури контакту ЕКП – ЕКВС відповідно до запропонованої методики. Це дозволить для конкретного поїзда в конкретних умовах застосовувати комплекс заходів із недопущення «перепалювань» контактного проводу у випадку вірогідного перевищення температурою допустимого значення.
RUS: Цель. Основной целью нашей работы является разработка методики оценки температуры нагрева зоны контакта контактного провода с контактной вставкой токоприемника (элемент контактного провода – элемент контактной вставки токоприемника, сокращенно – ЭКП – ЭКВТ) для условий стоянки при подготовке поезда к рейсу с определением предельной токовой нагрузки на данный узел. Методика. Предложено рассматривать контакт ЭКП – ЭКВТ с точки зрения классической теории электрического контакта и нагрева однородного тела. Результаты. Рассмотрены особенности теплового состояния узла токосъема ЭКП – ЭКВТ в условиях подготовки электроподвижного состава к рейсу. В рамках исследования разработана методика оценки температуры нагрева зоны силового скользящего контакта в условиях подготовки поезда к рейсу. Применение методики будет способствовать уменьшению количества пережигов контактного провода благодаря точному выбору времени прогрева/кондиционирования поезда для определенного тока обогрева/кондиционирования при подготовке электроподвижного состава к рейсу. Научная новизна. Установлено, что причиной пережигов контактного провода на стоянках при подготовке поезда к рейсу является превышение допустимой температуры силового скользящего контакта в результате длительного действия тока обогрева/кондиционирования. В отличие от стандартного подхода по установлению продолжительности обогрева поезда, предложенная методика учитывает дополнительные факторы, а именно износ и состояние контактного провода, состояние контактной вставки токоприемника. Данная методика базируется на классической теории электрического контакта и теории нагрева однородного тела, что позволяет достаточно точно оценить тепловое состояние силового скользящего контакта, и является достаточно удобной для использования в условиях эксплуатации. Практическая значимость. Результаты работы имеют практическую ценность, поскольку технология подготовки поезда к рейсу может быть дополнена расчетом температуры контакта ЭКП – ЭКВТ в соответствии с предложенной методикой. Это позволит для конкретного поезда в конкретных условиях применять комплекс мер по недопущению пережига контактного провода в случае возможного превышения температурой допустимого значения.
ENG: Purpose. The main purpose of our work is to develop a method for assessing the heating temperature of the contact area of contact wire with contact strip of pantograph (the contact wire element – the contact strip element of pantograph, in abbreviated form – CWE – CSEP) for parking conditions when preparing the train for the trip with the determination of the maximum current load on given node. Methodology. We proposed to consider the CWE – CSEP contact from the point of view of the classical theory of electrical contact and heating of a homogeneous body. Findings. The features of thermal state of the current collection unit of CWE – CSEP in the conditions of preparing the electric rolling stock for the trip are considered. Within the framework of the study a methodology for assessing the heating temperature of the zone of power sliding contact in the conditions of train preparation for the trip has been developed. The application of the methodology will help reduce the number of burnings through of the contact wire due to the precise choice of the heating/conditioning time of the train for a certain heating/conditioning current when preparing the electric rolling stock for the trip. Originality. It has been established that the reason for burnings through the contact wire in stalls when preparing the train for the trip is the excess of permissible temperature of the power sliding contact as a result of prolonged action of the heating/conditioning current. In contrast to the standard approach for determining the duration of the train heating, the proposed methodology takes into account additional factors, namely, the wear and condition of the contact wire, condition of contact strip of the pantograph. This methodology is based on the classical theory of electrical contact and the theory of heating a homogeneous body, which allows accurate assessment of the thermal state of a power sliding contact, and is convenient enough for use in operating conditions. Practical value. The results of the work are of practical value, since the technology of preparing a train for a trip can be supplemented by calculating the temperature of the CWE – CSEP contact in accordance with the proposed methodology. This will allow applying a set of measures to prevent burnings through of the contact wire in case of possible temperature exceeding the permissible value for a specific train in specific conditions.
RUS: Цель. Основной целью нашей работы является разработка методики оценки температуры нагрева зоны контакта контактного провода с контактной вставкой токоприемника (элемент контактного провода – элемент контактной вставки токоприемника, сокращенно – ЭКП – ЭКВТ) для условий стоянки при подготовке поезда к рейсу с определением предельной токовой нагрузки на данный узел. Методика. Предложено рассматривать контакт ЭКП – ЭКВТ с точки зрения классической теории электрического контакта и нагрева однородного тела. Результаты. Рассмотрены особенности теплового состояния узла токосъема ЭКП – ЭКВТ в условиях подготовки электроподвижного состава к рейсу. В рамках исследования разработана методика оценки температуры нагрева зоны силового скользящего контакта в условиях подготовки поезда к рейсу. Применение методики будет способствовать уменьшению количества пережигов контактного провода благодаря точному выбору времени прогрева/кондиционирования поезда для определенного тока обогрева/кондиционирования при подготовке электроподвижного состава к рейсу. Научная новизна. Установлено, что причиной пережигов контактного провода на стоянках при подготовке поезда к рейсу является превышение допустимой температуры силового скользящего контакта в результате длительного действия тока обогрева/кондиционирования. В отличие от стандартного подхода по установлению продолжительности обогрева поезда, предложенная методика учитывает дополнительные факторы, а именно износ и состояние контактного провода, состояние контактной вставки токоприемника. Данная методика базируется на классической теории электрического контакта и теории нагрева однородного тела, что позволяет достаточно точно оценить тепловое состояние силового скользящего контакта, и является достаточно удобной для использования в условиях эксплуатации. Практическая значимость. Результаты работы имеют практическую ценность, поскольку технология подготовки поезда к рейсу может быть дополнена расчетом температуры контакта ЭКП – ЭКВТ в соответствии с предложенной методикой. Это позволит для конкретного поезда в конкретных условиях применять комплекс мер по недопущению пережига контактного провода в случае возможного превышения температурой допустимого значения.
ENG: Purpose. The main purpose of our work is to develop a method for assessing the heating temperature of the contact area of contact wire with contact strip of pantograph (the contact wire element – the contact strip element of pantograph, in abbreviated form – CWE – CSEP) for parking conditions when preparing the train for the trip with the determination of the maximum current load on given node. Methodology. We proposed to consider the CWE – CSEP contact from the point of view of the classical theory of electrical contact and heating of a homogeneous body. Findings. The features of thermal state of the current collection unit of CWE – CSEP in the conditions of preparing the electric rolling stock for the trip are considered. Within the framework of the study a methodology for assessing the heating temperature of the zone of power sliding contact in the conditions of train preparation for the trip has been developed. The application of the methodology will help reduce the number of burnings through of the contact wire due to the precise choice of the heating/conditioning time of the train for a certain heating/conditioning current when preparing the electric rolling stock for the trip. Originality. It has been established that the reason for burnings through the contact wire in stalls when preparing the train for the trip is the excess of permissible temperature of the power sliding contact as a result of prolonged action of the heating/conditioning current. In contrast to the standard approach for determining the duration of the train heating, the proposed methodology takes into account additional factors, namely, the wear and condition of the contact wire, condition of contact strip of the pantograph. This methodology is based on the classical theory of electrical contact and the theory of heating a homogeneous body, which allows accurate assessment of the thermal state of a power sliding contact, and is convenient enough for use in operating conditions. Practical value. The results of the work are of practical value, since the technology of preparing a train for a trip can be supplemented by calculating the temperature of the CWE – CSEP contact in accordance with the proposed methodology. This will allow applying a set of measures to prevent burnings through of the contact wire in case of possible temperature exceeding the permissible value for a specific train in specific conditions.
Description
А. Муха: ORCID 0000-0002-5629-4058; Д. Устименко: ORCID 0000-0003-2984-4381
Keywords
контактний провід, контактна вставка, струм обігріву, перепалювання, допустима температура, електричний контакт, контактный провод, контактная вставка, ток обогрева, пережиг, допустимая температура, электрический контакт, contact wire, contact strip, heating current, burning through, permissible temperature, electrical contact, КЕТЕМ
Citation
Муха А. М., Устименко Д. В. Методика оцінки нагрівання місця контакту контактного проводу із вставкою струмоприймача. Наука та прогрес транспорту. 2020. № 4 (88). С. 22–35. DOI: 10.15802/stp2020/213178.