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.
Это явление было характерно и для трамваев, пока над ними не появились токоприемники с подъемным механизмом, называемые пантографами. Они заменили упомянутые штанги.
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:
- двухрядные;
- трехрядные;
- четырехрядные.
Сегодня завод изготавливает весь ряд токоприемников, используемых всеми видами электротранспорта.
Серии пантографных токоприемников:
- ТрА;
- ЛА;
- ТА.
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.