Разработка устройства подсчета проходов токоприемника для секционного изолятора

Введение. 25
1. Анализ повреждений секционных изоляторов. 28
2. Разработка технических требований УПТК. 39
2.1 Наименование и область применения. 39
2.2 Область применения. 40
2.3 Основание для разработки. 40
2.4 Технические требования к устройству. 41
2.4.1 Состав изделия. 41
2.4.2 Функциональные требования. 41
2.4.3 Основные технические параметры устройства. 41
2.4.4 Требования к функциональной совместимости. 42
2.4.5 Требования стойкости к внешним воздействиям 42
2.4.6 Требования надежности. 43
2.5 Требования к эргономике и технической эстетике 44
2.6 Требования к эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту и хранению. 44
3. Разработка общей схемы работы УПТК 46
4. Разработка концепции, структурной и электрической схем устройства прохода токоприемника. 47
4.1 Структурная схема 47
5. Выбор и обоснование элементной базы устройства контроля прохода токоприемника. 50
5.1 Выбор микроконтроллера. 50
5.2 Выбор типа микроконтроллера. 50
5.3 Выбор семейства микроконтроллера 52
5.4 Выбор модели микроконтроллера семейства STM. 57
5.5 Краткие характеристики микроконтроллера STM32L151CBT6A. 59
5.6 Выбор модуля LoRa 62
5.7 Выбор аккумуляторной батареи. 73
5.7.1 Выбор типа аккумуляторной батареи. 73
5.7.2 Выбор литий – ионного аккумулятора. 79
6. Электрическая схема 86
7. Описание работы УКПТ 92
7.1 Блок приема и передачи информации. 96
7.2 Блок измерений. 97
8. Разработка конструктива устройства прохода токоприемника по секционному изолятору. 99
8.1 Общие требования. 99
8.2 Выбор корпуса. 100
8.3 Разработка блока фиксации токоприемника. 101
8.4 Узел крепления на контактный провод. 102
9. Заключение 104
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 105

Весь текст будет доступен после покупки

Секционные изоляторы должны обеспечивать не только необходимую изоляцию, но и надежный плавный переход токоприемников электроподвижного состава (ЭПС) непосредственно по ним. Плавный переход должен осуществляться в обоих направлениях без ударов, отрывов и уменьшения контактного усилия до значения менее 40 Н полоза токоприемника ЭПС с требуемой на этом участке железной дороги скоростью движения.
Секционные изоляторы применяются, как правило, на железнодорожных станциях для электрического разделения контактной подвески на отдельные участки (секции), а так же в местах разделения фаз контактной сети переменного тока 25кВ (нейтральных вставках).
Секционные изоляторы - это электрические изоляторы, которые состоят из нескольких секций (обычно от двух до четырех). Каждая секция состоит из изоляционной трубки, заполненной электроизоляционным материалом, и металлических контактов на концах трубки.
Секционные изоляторы используются для разделения и изоляции электрических цепей, проводов или кабелей. Они обеспечивают электрическую изоляцию между частями системы, предотвращая короткие замыкания и утечки тока.
В зависимости от конструкции, секционные изоляторы могут быть выполнены в виде цилиндров, конусов или прямоугольных блоков. Они могут быть установлены на опорах, стенах или других конструкциях, а также могут быть соединены друг с другом для создания более длинных линий электропередачи.

Весь текст будет доступен после покупки

Секционные изоляторы являются важным элементом в электрооборудовании, используемом для передачи и распределения электроэнергии. Они обеспечивают электрическую изоляцию между проводами и опорами, а также защищают от коротких замыканий и перенапряжений.
Однако, как и любое другое оборудование, секционные изоляторы подвержены повреждениям и износу со временем. Повреждения могут возникать из-за механических воздействий, коррозии, старения материалов и других факторов.
Для обнаружения повреждений секционных изоляторов используются различные методы. Визуальный осмотр позволяет выявить поверхностные дефекты, такие как трещины, сколы, коррозию и другие. Это может быть особенно полезно при обслуживании высоковольтных линий электропередачи, где повреждения могут быть трудно заметны.
Испытания на прочность и изоляцию проводятся для оценки состояния изоляторов под нагрузкой и определения наличия дефектов. Они могут включать испытания на пробой, измерение емкости и тангенса угла диэлектрических потерь, а также другие методы.
Анализ характеристик электрического поля проводится с помощью различных методов, включая метод конечных элементов, метод конечных разностей и другие. Он позволяет определить распределение электрического поля вокруг изолятора и выявить возможные зоны повышенного напряжения, которые могут привести к пробою изоляции.
Согласно статье из газеты «Волжская магистраль» в выпуске №69 от 24.04.2018: «В 2017 году районами контактной сети проведена замена 80 секционных изоляторов. В 2018-м под замену пойдут ещё 104. Из них – 101 секционный изолятор 2006 – 2012 года выпуска производства Московского электромеханического завода. Анализ показал, что именно на них приходится подавляющее количество отказов технических средств. В ходе ревизии обращается внимание на состояние изолирующих элементов, скользунов и скользящих струн, а также оконцевателей. Они очищаются от грязи. Проводится регулировка дугогасящих рогов и местоположения изолятора в плане и профиле относительно оси пути. На место заделки наносится краска для контроля первичных признаков начала разрушения изолятора. Процесс выхода изолирующего элемента характеризуется отслоением краски и образованием светлого промежутка в месте заделки. При обнаружении признаков разрушения принимаются незамедлительные меры для замены данного изолятора. Также проверяется состояние изоляторов, врезанных в несущий трос. Проведённые мероприятия показали свою эффективность. Тем не менее этого оказалось недостаточно для полного предотвращения отказов технических средств. Так, в декабре 2017 года на станциях Трактовый и Оричи допущены изломы изоляторов. 12 апреля 2018 года на станции Агрыз сразу после проследования электропоезда внезапно разрушился секционный изолятор контактного провода по четвёртому пути в Восточном парке. Контактный провод провис. По счастью, рядом находились работники ЭЧК, которые оперативно устранили неполадку. Причиной всех непредотвратимых изломов секционных изоляторов явился заводской брак».
Секционные изоляторы могут повреждаться различными способами, включая:
1. Механические повреждения: изоляторы могут быть повреждены при ударах, падениях или при деформации конструкции. Это может привести к трещинам, сколам или разрушению изолятора.
2. Климатические воздействия: изменение температуры, воздействие влаги и солнечного света могут привести к коррозии, образованию трещин и другим повреждениям изоляторов.
3. Электрические перегрузки: при сильных электрических разрядах изоляторы могут перегрузиться и повредиться.
4. Повреждения в результате эксплуатации: неправильная установка, неправильное использование или неправильное обслуживание могут привести к повреждению изоляторов.
5. Повреждения в результате старения: со временем материалы изоляторов могут терять свои свойства и становиться более хрупкими, что может привести к повреждениям.
Поврежденные секционные изоляторы могут привести к сбоям в работе электрических систем и повышенному риску аварий. Поэтому очень важно регулярно проверять состояние изоляторов и заменять поврежденные.
Согласно краткому анализу Московского Энергомеханического Завода (МЭЗ), статистика отказов секционных изоляторов представлена ниже в таблице 1.

Весь текст будет доступен после покупки

1. М. Предко. "Руководство по микроконтроллерам". Том I, II. – М.: Постмаркет, 2001.
2. В.В. Гребнев. "Микроконтроллеры семейства AVR фирмы ATMEL". – М.: ИП РадиоСофт, 2002 – 176 с.
3. А.В. Фрунзе. "Микроконтроллеры? Это же просто!" Том I. – М.: ООО "ИД СКИМЕН", 2002. – 336 с.

Весь текст будет доступен после покупки