Конструкция токоприёмников.

В наше время токосъём от контактного рельса используется преимущественно для подземного железнодорожного транспорта.

Главное преимущество контактного рельса  надёжный токосъем при контакте с токоприёмниками моторных вагонов или электровозов, расположенными на ходовых частях колёсных тележек. Также исключаются колебание токоприёмников и отрыв их от контактного рельса, а следовательно, нарушение контакта и разрыв цепи тока, искрение и дугообразование, разрушающие контактные поверхности.

Различают два типа контактных рельсов:

боковой контактный рельс : закрыт сверху и с боков изоляционным коробом, а электропитание снимается проходящим снизу контактным башмаком (нижний токосъём).

нижний контактный рельс:  изоляция отсутствует.

В зависимости от того, как расположена контактная поверхность, имеют место: нижний токосъём :контактная поверхность снизу;

 Верхний токосъём  контактная поверхность сверху;

 Боковой токосъём  контактный рельс повёрнут на 90 градусов, в результате чего контактная поверхность находится сбоку.

Достоинства :

• Использование контактного рельса в метрополитене вместо контактного провода позволяет уменьшить габариты тоннелей.

• Контактный рельс обладает высокой надёжностью и долговечностью.

• Прост в ремонте и обслуживании.

• Низкое сопротивление постоянному току. Стандартные сечения контактного рельса — 5800 и 6600 мм2, что примерно в 50-80 раз выше, чем у контактного провода (85, 100 и 120 мм2), поэтому сопротивление контактного рельса значительно ниже, чем контактного провода, даже несмотря на то, что удельное сопротивление стали в 6—8 раз выше, чем у меди (сопротивление проводника обратно пропорционально площади сечения).

Недостатки (при применении на наземном транспорте):

• Низкая электробезопасность.

• Незащищённость от снежных заносов.

• Скорость подвижного состава ограничена примерно 120 км/ч.

• Высокое сопротивление переменному току. Сталь является ферромагнетиком, поэтому скин-эффект в ней выражен гораздо сильнее, чем в неферромагнитных металлах, например в меди глубина скинслоя 9 мм, а в стали — всего 0,74 мм. Поэтому почти весь ток течет в поверхностном слое, общее сечение которого около 400 мм2, что эквивалентно медному проводу сечением ~50 мм2 — это меньше стандартного сечения контактного провода.

«Нижний токосъём»

«Верхний токосъём»

«Рельсовый токоприёмник ТР-3А: 1 — башмак; 2 — болт; 3 — держатель; 4 — кронштейны; 5 — пружина; 6 — шунты; 7 — контактный палец; 8 — угольник.»

Шта́нговый токоприёмник — тип токоприёмника, представляющий собой в рабочем состоянии направленную вверх штангу, соединяющую трамвай, троллейбус или вагон метрополитена с проводами воздушной контактной сети посредством токосъёмной головки со сменной контактной вставкой.

Токоприёмники устанавливаются на троллейбусах в шарнирных штангодержателях и могут перемещаться в горизонтальном и вертикальном направлениях. Современные токоприёмники должны быть рассчитаны на обеспечение надлежащего эффективного контакта с проводами воздушной контактной сети при высоте подвески проводов от 4 до 6 м и отклонении оси троллейбуса от оси контактных проводов не менее 4 м в любую сторону

.

«Штанговый токоприемник РТ-6Ж»

Штанговый токоприемник РТ-6Ж, состоит из основания 1, держателя 7 с пружинами 3 и штанги 5, соединенной с держателем. Штанга изолирована в держателе бакелитовым стаканом с резиновым колоколообразным изолятором 4. Конец штанги с головкой токоприемника 6, несущей контактную часть, прижимается к проводу сети. Подвижная часть 2 основания токоприемника может вращаться на роликовых и шариковых подшипниках вертикального штыря неподвижной части. Благодаря применению в опорах подшипников качения уменьшается трение в основании.

Дугово́й токоприёмник (жарг. бу́гель, от нем. Bügel «дуга») — тип токоприёмника рельсового транспорта, наиболее часто применявшийся в трамваях. Изобретён Вернером фон Сименсом в 1880-е годы.

Представляет собой пологую дугу, скользящую по поверхности контактного провода. Вся верхняя часть дуги представляет собой контактную планку-полоз. Прямые стойки дугового токоприёмника, несущие контактную планку, соединены с вагоном единственным шарниром.

Во избежание неравномерного износа, провод контактной сети следует подвешивать не строго по осевой линии пути, а небольшим зигзагом, чтобы эффективно использовалась вся поверхность контактной планки. В отличие от пантографа, дуговой токоприёмник менее требователен к качеству подвеса контактной сети, а при авариях из-за её дефектов — практически не повреждается. Поэтому, несмотря на то, что в послевоенных конструкциях российских трамваев дуговые токоприёмники были заменены более совершенными пантографами, трамвайные хозяйства, не способные поддерживать сети на должном уровне, нередко заменяли штатные пантографы на более живучие дуговые токоприёмники.

Недостаток дугового токоприёмника в сравнении с пантографом — его направленность. Для того, чтобы начать движение задним ходом, необходимо вручную, канатами, перебросить дуговой токоприёмник вперёд, однако далеко не все конструкции позволяют сделать это. Поэтому трамваи, предназначенные для двусторонней работы, оснащались двумя дуговыми токоприёмниками, что также сопряжено с эксплуатационными неудобствами. Также пантограф, в отличие от дугового токоприемника, сравнительно легко управляем даже вручную: он может подниматься и опускаться посредством управляющего троса, пропущенного в кабину вагоновожатого. Системы дистанционного управления пантографом получаются менее энергоемкими и более надежными. Еще один недостаток дугового токоприемника — его сравнительная громоздкость. Как и штанговый, дуговой токоприемник в опущенном положении в длину занимает до половины крыши трамвайного вагона, тогда как пантограф сравнительно компактен. Все это стало причиной массового отказа от дугового токоприемника в пользу пантографа. Переход значительно облегчает то, что пантограф с горизонтально выпуклыми контактными полозами не требует реконструкции контактной сети.

«Дуговой токоприемник М-1Б состоит из основания 1, съемной трубчатой рамы 2 и контактной вставки 3»

Пантограф  — токоприёмник с подъемным механизмом в виде шарнирного многозвенника, обеспечивающим вертикальное перемещение контактного полоза.

Пантографные токоприёмники имеют подъёмный механизм в виде шарнирного многозвенника. Они применяются на электроподвижном составе магистральных железных дорог и трамваях. Такие токоприёмники предназначены для токосъёма при высоких скоростях движения. Пантографный токоприёмник имеет подвижные рамы, соединённые с помощью рычагов с неподвижным основанием. На верхних рамах установлены один (обычно на электровозах постоянного тока) или два полоза, снабжённые контактными вставками, которые при движении электроподвижного состава скользят по контактному проводу. Перевод токоприёмника в рабочее положение осуществляется пневматическим приводом, установленным на основании токоприёмника или на крыше электроподвижного состава. Токоприёмник поднимается пружинами при подаче сжатого воздуха в пневмоцилиндр и опускается при выпуске воздуха. Давление в пневмоцилиндре поддерживается в течение всего рабочего времени электроподвижного состава. Некоторые токоприёмники оборудованы автоматическими устройствами для опускания их при ударе полоза о неисправный элемент контактной сети, что обеспечивает локализацию возникшего повреждения.

Токоприёмники на высокоскоростном электроподвижном составе иногда выполняют в виде двух подвижных систем с использованием авторегулирования: на небольшие изменения высоты подвеса контактного провода реагирует только верхняя система, а при больших её изменениях (например, в зоне низких искусственных сооружений) верхняя подвижная система приводит в действие нижнюю. Для улучшения качества токосъёма на этих токоприёмниках установлены гидравлические амортизаторы и аэродинамические экраны.