FANDOM


Пантограф ( струмоприймач типу пантограф, пантографний струмоприймач) — струмоприймач з підйомним механізмом у вигляді шарнірної багатоланки, що забезпечує вертикальне переміщення контактного полоза.


Пантограф служить для забезпечення надійного електричного з'єднання з контактним проводом контактної мережі електричного рухомого складу залізниць ( електровоза, електропоїзди, в тому числі їх електросекцій), трамваїв.

Назва пантографа походить від схожого на нього по формі пристроя для копіювання креслень (від греч. παντ - Всі, греч. γραφ - Писати).

Файл:Pantograf 2.jpg
Файл:Пантограф 3.jpg

Пристрій пантографа

Пантограф має контактний полоз, закріплений на рухомих пристроях - каретках. Каретки пружно закріплені на верхніх рамах пантографа. Верхні рами через систему важелів шарнірно кріпляться до нижньої рами. Нижня рама пантографа через ізолятори жорстко закріплена на даху.

Всі частини пантографа знаходяться під повною напругою контактної мережі. Струм протікає і через шарнірні з'єднання пантографа, для зменшення перехідного опору в з'єднаннях та електрокорозії всі шарніри мають гнучкі мідні шунти. Для підйому та опускання пантографа на трамваях використовується механічний привід (наприклад, з мотузкою в кабіну на радянських трамваях) або електропривід з дистанційним керуванням на сучасних іноземних та українських трамваях), на електропоїздах і електровозах - пневматичний.

На електровозах пантографи встановлюються на кожній секції, але не менше двох на електровоз. Тобто на односекційних електровозах - два (для резервування). На електровозах постійного струму може встановлюватися по два пантографа на секцію, тому що більш низька, ніж при змінному струмі, напруга в контактній мережі обумовлює більш високі струми при рушанні й розгоні. Тому при поганому контакті між контактним проводом і контактним полозом струмоприймача може виникати електрична дуга, що створює небезпеку перепалу контактного дроту.

На електропоїздах встановлюється по одному пантографц на моторному вагоні кожної секції. Трамваї звичайно мають по одному струмоприймачі на моторний вагон. (Але трапляються й винятки, наприклад вагон типу 71-88г. Сучасні багатосекційні трамваї також, якщо треба, можуть комплектуватися двома струмоприймачами.)

Провід підвісної контактної мережі, призначеної для використання транспортними засобами, обладнаними пантографом, укладають не строго уздовж шляху руху, а з невеликим зигзагом. Це перешкоджає нерівномірного зносу контактного полоза пантографа.

Практика використання пантографа

Файл:Пантограф В Тунелі 39.jpg

На електровозах, що мають два або більше пантографа, при русі зазвичай піднімають задній по ходу пантограф. Це може бути пов'язано з декількома міркуваннями:

При поломці пантографа він падає назад по ходу руху. Пантограф зазвичай розташований на даху локомотива близько кабіни управління, в той час як на даху над машинним відділенням звичайно розташовано дахове устаткування (деталі системи охолодження, реостати, ресивери та ін.) При падінні переднього по ходу руху пантографа тому він може пошкодити дахове устаткування, що може призвести до втрати локомотивом можливості рухатися своїм ходом. У той же час задній по ходу пантограф при поломці падає на дах невикористовуваної кабіни управління, де зазвичай немає життєво важливого обладнання.

Якщо машиніст при русі помітить несправність контактної мережі, яка загрожує поломкою пантографа (наприклад, обрив струни підвіски контактного проводу), у нього буде більше часу на опускання заднього пантографа, ніж переднього.

Локомотив при русі створює перед собою зону стиснення повітря, з якої повітря закінчується в сторони і вгору. Повітря, що рухається вгору, піднімає контактний дріт, і за рахунок цього для переднього пантографа створюються гірші умови контакту, ніж для заднього. (Значення цього фактора зростає зі збільшенням швидкостей руху.) На багатосекційних локомотивах, електропоїздах та електромотрісах немає необхідності піднімати пантограф на кожній секції або моторному вагоні, так як секції з'єднані між собою високовольтної шиною, що проходить по даху або по зчепленні. Тому піднімають лише стільки пантографів, скільки необхідно для забезпечення нормального струмознімання і безпеки контактного проводу від перепалу.

На потужних електровозах постійного струму, які споживають великий струм і мають більше одного струмоприймача на секцію (наприклад, ЧС200, ВЛ15, 2ЕC10 "Граніт"), під час найбільшого енергоспоживання (при рушанні й розгоні) можуть бути підняті всі пантографи для забезпечення більшої кількості точок струмознімання. Після розгону передні по ходу пантографи опускають.

Зрозуміло, що трамвая все сказане не стосується, тому, як правило, ми бачимо спарки із піднятим переднім пантографом.

Напівпантограф

Файл:StrassenbahnPantograph.jpg

Напівпантограф (назва в англійській мові - single arm pantograph) або асиметричний струмоприймач - зовні виглядає, як половина звичайного пантографа.

Переваги напівпантографа перед звичайним пантографом такі
Файл:BW Напівпантограф 02.jpg
  • Менша маса.
  • Коливання напівпантографа при русі менше розгойдують елементи контактної мережі, що забезпечує кращий притиск полоза струмоприймача до контактного проводу і, таким чином, кращий струмознімання. Це особливо важливо при швидкостях руху понад 60-70 км / год.
  • Потрібно менше місця на даху, що полегшує розміщення дахового устаткування.
  • Деякі види електричного рухомого складу, розраховані на роботу з декількома системами електроживлення (Багатосистемність), мають різні пантографи для різних видів живлячого струму.
  • Менша матеріаломісткість.
  • Потрібна менша потужність приводу для підйому та опускання полупантографа.

Проте є у напівпантографа і недолік - менша міцність. Відомі випадки, коли господарства, нездатні підтримувати рухомий склад та контактну мережу в належному стані, переобладнували напівпантографи в традиційні пантографи.

Трамвайний пантограф

Якщо залізничні пантографи стали застосовуватися вже на найперших електричних залізницях, то трамвайні пантографи з'явилися не одразу. До масового поширення трамвайних пантографів досить широко були поширені трамваї зі штанговими і бугельним струмоприймачами. (Показово, зокрема, те, що деякі міста продовжують експлуатувати трамваї з штанговим струмоприймачем, незважаючи на те, що пантограф набагато надійніше штангового приймача.)


Пантограф проти штанги

Перші трамваї з пантографами з'явилися в США в 30-і роки. До цього в США неподільно панував штанговий струмоприймач, що використовувався і в багатьох інших країнах Америки і деяких країнах Європи. Але штанговий струмоприймач володіє наступними недоліками:

потребує влаштуванні стрілок на контактному дроті (подібна проблема існує і в сучасних тролейбусних системах, так як тролейбус не може експлуатувати пантограф); схильний до ризику сходження з контактного проводу, - сход сучасних тролейбусних струмознімальних штанг, що є нащадками трамвайних струмознімальних штанг, з проводів контактної лінії по сей день подія досить часте; порівняно важкокерованими, - розробка дистанційного керування токос'емноє штангами, особливо тролейбусними, - нетривіальне завдання, досі водій тролейбуса часто змушений вручну опускати і піднімати токос'емноє штанги); порівняно громіздкий, - в опущеному вигляді трамвайна штанга або дві тролейбусні штанги займають половину даху трамвайного вагона або кузова тролейбуса відповідно. Пантограф від усіх цих недоліків вільний.

Зокрема
  • порівняно компактний і в опущеному вигляді займає в багато разів менше місця, ніж штанга;
  • не потребує влаштуванні стрілок на контактному дроті, - трамвайна контактна мережа у результаті конструктивно порівняно проста і, як наслідок, більш надійна;

пантографом порівняно легко управляти, - в простому випадку пантограф управляється (опускається і піднімається) за допомогою керуючого тонкого троса, пропущеного в кабіну машиніста, також порівняно проста проблема дистанційного (наприклад, за допомогою електроприводу) управління пантографом.

  • Пантограф також симетричний щодо напрямку руху - допускає рух в обох напрямках з однаковою швидкістю. Штанговий струмоприймач (будь-який) такою властивістю не володіє. Тобто, і трамвай з штанговим струмоприймачем, і тролейбус можуть досить швидко їхати тільки вперед, але назад і той, і інший можуть їхати тільки порівняно повільно. Трамвай ж з пантографом може однаково швидко їхати і вперед, і назад. Останній чинник зумовлює той факт, що практично всі сучасні двосторонні трамваї оснащуються тільки пантографами (або полупантографамі).

Природно, пантограф практично витіснив штангу, і переважна більшість сучасних трамваїв використовують пантографи або полупантографи. Трамваї ж зі штанговими струмоприймачами збереглися лише в дуже невеликій кількості міст, де вони, крім транспортної функції, укупі з міською архітектурою виконують декоративну функцію.


Бугель 47

З бугельним струмоприймачем

Пантограф проти бугеля

Бугельний струмоприймач володіє багатьма (але не всіма!) Перевагами пантографа перед штанговим струмоприймачем.

  • Тобто, як і пантограф, бугель не потребує влаштування стрілок на контактному дроті і не схильний до ризику сходження з контактного проводу.
  • Як і при використанні пантографа, при використанні бугеля трамвайна контактна мережа виходить конструктивно порівняно простою (відсутні за непотрібністю стрілки на контактному проводі) і, як наслідок, більш надійною.

На цьому тлі в Європі, що зробила ставку на бугельний струмоприймач ще на зорі електричного трамвая як виду транспорту, переваги пантографа перед бугелем спочатку помічені не були. Більш того, досить довгий час (як це спостерігалося, наприклад, у СРСР) трамваї з бугелями і трамваї з пантографами експлуатувалися одночасно одними і тими ж трамвайними системами. Але бугель, як і штанговий струмоприймач, є порівняно важкокерованим, - трамвайний пантограф досить легко управляється за допомогою простого тонкого троса, пропущеного в кабіну машиніста, тоді як бугелем так керувати з кабіни машиніста просто фізично не вийде.

Частково зрівнює шанси пантографа і бугеля дистанційне керування (з електроприводом, наприклад), але електропривод для управління бугелем потрібен більш потужний, ніж для управління пантографом.

Також, як і штанговий струмоприймач, бугель порівняно громіздкий - в опущеному положенні бугель займає половину даху трамвайного вагона. Зіграла свою роль і відсутність необхідності переробки контактної мережі при відмові від бугеля на користь пантографа. В результаті пантограф здобув перемогу і над бугелем - в даний час бугельний струмоприймач використовують тільки підтримувані в справному стані старі трамваї, використовувані в більшості випадків лише для екскурсійних поїздок.

Автомобільний пантограф

Компанія Siemens розробляє вантажівка з гібридним двигуном використовує пантограф. Використання пантографа (на відміну від штанги в тролейбусах), не вимагає зупинки для під'єднання / від'єднання від мережі.

Виноски