Способ удаления гололеда с проводов контактной сети железнодорожного и трамвайного транспорта посредством свч электромагнитного излучения антенной решетки

Использование: в области электротехники и электроэнергетики. Технический результат – повышение интенсивности воздействия на гололедную пленку. В основе способа лежит нагрев контактного провода путем его СВЧ электромагнитного облучения с помощью антенной решетки, включающей не менее 25 рупорных антенн-излучателей, располагаемых на крыше локомотива или трамвая перед пантографом. К излучателям подводится сигнал частотой 2450 МГц от магнетронов, располагаемых в приборном отсеке. В результате воздействия СВЧ-излучения ледяная пленка, покрывающая контактный провод, нагревается и тает. Таким образом, с помощью данного способа можно очищать контактный провод от гололеда и обеспечить нормальные условия эксплуатации для железнодорожного и трамвайного транспорта. 3 ил.

 

Одним из природных явлений, которое негативно влияет на функционирование техногенных систем, является образование слоя льда на металлических объектах при замораживании холодных капель дождя или тумана. Такое обледенение, называемое гололедом, происходит при определенных метеорологических условиях - температуре окружающего воздуха от 0 до -5°C и высокой влажности.

Гололед представляет особую опасность для промышленных объектов, наиболее важным элементом которых является открытые металлические провода большой длины. К таким объектам помимо высоковольтных линий передачи электрической энергии относится контактно-электрическая сеть железнодорожного и трамвайного транспорта.

В таких транспортных средствах в результате обледенения резко увеличивается контактное сопротивление между графитовым токоприемником пантографа и проводом, по которому подается ток, в результате чего возникают мощные дуговые разряды, приводящие к обжиганию проводов и повреждению дорогостоящих графитовых токоприемников. Подобные явления возникают даже при образовании на проводах тонкого ледяного слоя в виде инея. Другим следствием гололеда является увеличение массы проводов, что приводит к их провисанию, раскачиванию и даже к обрыву.

Для очистки от обледенения провода контактной сети применяют механические, электрические и химические способы (см., например, Порцелан А.А., Павлов И.В., Неганов А.А. Борьба с гололедом на электрифицированных железных дорогах. – М.: Транспорт, 1970). Известные способы не позволяют, однако, полностью справиться с проблемой нейтрализации вредного воздействия гололеда на контактную сеть и не обеспечивают быстрое устранение гололедной пленки, препятствующей нормальному движению транспортных средств.

Обратимся к описанию предлагаемого способа борьбы с гололедом с помощью СВЧ электромагнитных волн, свободного от недостатков известных методов. Согласно предлагаемому способу на специальной платформе, размещаемой на крыше локомотива или трамвая, устанавливается группа излучателей направленного типа - рупорные антенны прямоугольного или круглого типа (фиг. 1), к которым подводится СВЧ-сигнал от магнетронов частотой 2450 МГц. (Данная частота в России и других странах разрешена к применению для промышленных целей.) Сами магнетроны с блоками питания размещаются в приборном отсеке. Группа из N излучателей образует антенную решетку (фиг. 2), создающую над движущимся локомотивом или трамваем электромагнитное поле, плавящее гололед на контактном проводе. Число излучателей - рупорные антенны (позиция 2 на фиг. 2) - может варьироваться, их общее число не мене 25. Благодаря размещению антенной решетки на определенной площадке размером 2×2 м обеспечивается облучение контактного провода - (позиция 3 на фиг. 2), по которому скользит графитовый токоприемник (позиция 1 на фиг. 2). Описанное устройство устанавливается в специально выделенном для целей борьбы с гололедом локомотиве или трамвае.

Наиболее близким к заявляемому способу по защите контактных линий электропередачи от гололеда является техническое решение, описанное в патенте на изобретение РФ №2564769 от 09.09.2016 «Способ очистки от обледенения проводов контактной сети железной дороги посредством электромагнитного излучения».

Принципиальное отличие предлагаемого способа от изложенного в указанном патенте заключается в том, что в прототипе очистка от гололеда контактного провода осуществляется с помощью открытого резонатора, а в предлагаемом устройстве путем направленного СВЧ-излучения с помощью антенной решетки.

Следствием данного отличия является более интенсивное воздействие электромагнитного излучения на разогрев гололедной пленки. Ориентировочно при одной и той же мощности излучения время таяния пленки уменьшается в два раза.

Приведем результаты экспериментальной проверки предлагаемого метода расплавления ледяной пленки на контактном проводе. Фотография лабораторной установки приведена на фиг. 3. Установка включает магнетрон мощностью 800 Вт с блоком питания от серийно выпускаемой микроволновой печи. Перед магнетроном на расстоянии в 20 см располагался контактный провод с ледяной пленкой. Плавка последней происходила через 30-49 с после включения магнетрона. Таким образом, способ дистанционной плавки наледи на контактном проводе с помощью СВЧ-облучения был подтвержден экспериментально.

Для лучшего понимания существа заявленного изобретения прилагаются следующие чертежи.

Фиг. 1. Рупорная антенна.

Фиг. 2. СВЧ-установка по нагреву контактного провода (вид сверху).

Фиг. 3. Фотография лабораторной установки.

Способ удаления гололеда с проводов контактной сети железнодорожного и трамвайного транспорта, отличающийся тем, что используется антенная решетка, включающая 25 и более рупорных антенн-излучателей, располагаемых на крыше локомотива или трамвая и создающих вертикально направленное электромагнитное поле частотой 2450 МГц, плавящее ледяную пленку.



 

Похожие патенты:

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - расширение технологических возможностей локационной диагностики состояния линий электропередачи путем определения участков проводов линий электропередачи с наличием гололедных отложений и выявлением участков с наибольшими отложениями, которые могут привести к обрыву проводов линии.

Изобретение относится к противообледенительным покрытиям линий электропередач. Способы и системы для формирования пьезоэлектрических покрытий на кабелях линии электропередачи, использующие золь-гель материалы.

Изобретение относится к области электротехники и может быть применено на электрических подстанциях высокого и сверхвысокого напряжения, на которых для регулирования напряжения подводимых воздушных линий электропередачи (ВЛ) требуется компенсация реактивной мощности и стоит задача плавки гололеда на проводах и тросах ВЛ в сезон гололедообразования.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение точности и надежности определения наличия и измерения толщины ледяных отложений на проводах ЛЭП.
Использование: в области электроэнергетики. Технический результат – повышение эффективности и расширение области применения противогололедной защиты.

Использование: в области электроэнергетики для удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач. Технический результат - повышение эффективности удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение эффективности удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение эффективности удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - увеличение длины проводов или тросов, на которых можно осуществить плавку гололеда.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение надежности.

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение обнаружения наличия гололедно-изморозевых отложений и определение толщины стенки, плотности и погонной массы гололедно-изморозевых отложений на проводах и грозозащитных тросах линий электропередачи. Способ включает излучение и прием зондирующих импульсов через высокочастотное присоединение линии электропередачи, согласованную фильтрацию принятых импульсов, измерение с помощью по крайней мере одного датчика температуры воздуха, окружающего линию электропередачи. Согласованную фильтрацию принятых импульсов производят несколькими фильтрами, частотные характеристики которых учитывают затухание соответствующих зондирующих импульсов на разных частотах с учетом температуры воздуха, окружающего линию электропередачи, а также с учетом толщины стенки и плотности изморозевых отложений. По превышению заданного значения максимальным из результатов согласованной фильтрации, одновременно с решением о наличии гололедных отложений, принимают решение о наличии изморозевых отложений, при этом дополнительно определяют толщину стенки и плотность изморозевых отложений с учетом индекса схемы сравнения, с которой поступил сигнал о превышении заданного значения, а также дополнительно вычисляют значение погонной массы гололедно-изморозевых отложений исходя из толщины стенки и плотности гололедно-изморозевых отложений с учетом радиуса провода линии электропередачи. 1 ил.

Использование: в области электротехники и электроэнергетики. Технический результат – повышение интенсивности воздействия на гололедную пленку. В основе способа лежит нагрев контактного провода путем его СВЧ электромагнитного облучения с помощью антенной решетки, включающей не менее 25 рупорных антенн-излучателей, располагаемых на крыше локомотива или трамвая перед пантографом. К излучателям подводится сигнал частотой 2450 МГц от магнетронов, располагаемых в приборном отсеке. В результате воздействия СВЧ-излучения ледяная пленка, покрывающая контактный провод, нагревается и тает. Таким образом, с помощью данного способа можно очищать контактный провод от гололеда и обеспечить нормальные условия эксплуатации для железнодорожного и трамвайного транспорта. 3 ил.

Наверх