MCA&T§K • 137 Chương VI CẤU TRÚC VÀ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG MẠNG DÂY TIẾP XÚC 6.1. KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI HỆ THỐNG MANG DÂY TIẾP XÚC. 6.1.1. KHÁI QUÁT Mạng dây tiếp xúc dùng ñể cấp ñiện từ trạm ñiện kéo ñến giàn lấy ñiện của phương tiện giao thông(cần lấy ñiện). Có 2 loại mạng dây tiếp xúc: mạng dây treo trên không và mạng tiếp xúc trên ray thứ 3 ñặt cạnh 2 ray chính.Loại mạng dây treo dùng trong thành phố(tàu ñiện, trôleybus), hầm mỏ, vận tải công nghiệp (xí nghiệp, bến cảng ) và trên ñường sắt.Loại dùng ray thứ 3: dùng cho Metro và Mono ray ñể giảm chi phí xây dựng mà vẫn bảo ñảm an toàn 6.1.2. LOẠI MẠNG DÂY TREO TRÊN KHÔNG Chia làm 3 kiểu phụ thuộc vào cách treo trên không: kiểu ñơn giản, kiểu xích, kiểu phức hợp. a) Kiểu ñơn giản có 2 kiểu * Kiểu ñơn giản treo cứng: Hình 6–1. Loại treo trên không ñơn giản cứng. 1. dây tiếp xúc 2. Sứ cách ñiện f– ñộ võng l– Khoảng cách giữa 2 cột ðể giảm va ñập giữa cần lấy ñiện và ñiểm treo dây người ta dùng 2 dây treo gọi là dây ñàn hồi hay treo mềm. * Kiểu ñơn giản treo mềm (có ñàn hồi) 138 • MCA& TðK Hình 6–2. Loại treo mềm ñơn giản. ðể giảm bớt ñộ võng, bảo ñảm tiếp xúc với giàn lấy ñiện tốt hơn và ñể tăng khoảng cách giữa 2 cột l, người dùng kiểu xích có 2 cách treo. a) Kiểu xích có 2 loại: Hình 6–3. Loại treo kiểu xích cứng Hình 6–4. Loại treo kiểu xích mềm với kiểu xích treo trên 1 dây Hình 6–5. Loại treo kiểu xích treo mềm trên 2 dây MCA&T§K • 139 Yêu cầu: Tiếp xúc tốt, tránh va ñập Hình 6–6. Loại treo kiểu phức hợp Phạm vi ứng dụng: Kiểu ñơn giản dùng trong giao thông hầm mỏ, thành phố, tốc ñộ tối ña 30 ÷ 40km/h Kiểu xích cứng: Dùng cho ñường sắt với v<70km/h Kiểu xích mềm 1 dây treo dùng cho ñường sắt với v<120km/h Kiểu xích mềm 2 dây treo dùng cho ñường sắt với v<160km/h Kiểu phức hợp dùng cho ñường sắt với v>160km/h – Theo cách neo dây chia làm 3 kiểu: không bù, bù 1 phần và bù toàn bộ Hình 6–7. Loại treo trên không khong bù,bù một phần và không bù.ñơn giản. Loại không bù a, loại bù 1 phần b (chỉ bù cho dây tiếp xúc), bù toàn bộ c. Trong ñó: 1– dây tx 2– sứ cách ñiện 3– dây treo 4– tải trọng bù. Loại không bù neo dây trực tiếp vào cột qua sứ cách ñiện, ñộ võng sẽ thay ñổi theo thời tiết, vào mùa hè nhiệt ñộ cao làm dây giãn nở nhiều. ðể khắc phục người ta 140 • MCA& TðK dùng trọng lượng bù là các khối bê tông hình trụ vào ñể căng thêm dây→ñộ võng nhỏ ñi, mùa ñông thì bỏ bớt. ðể ñảm bảo cho thanh tiếp xúc có dạng như ñòn gánh trên giàn tiếp xúc ñược mài mòn ñều người ta căng dây tiếp xúc hình ziczắc trên mặt phẳng ngang Hình 6–8. Loại dây tiếp xúc ñược treo ziczắc. Theo cách căng dây trên mặt phẳng mạng tiếp xúc chia làm 3 loại: Treo thẳng ñứng, căng nghiêng 1 phần và căng nghiêng toàn phần. Căng thẳng ñứng: Dây ñỡ và dây tiếp xúc cùng trên một mặt phẳng (Hình 6–8) Hình 6–9. Loại dây tiếp xúc ñược treo ziczắc thẳng ñứng. Căng nghiêng 1 phần: Dây ñỡ treo thẳng ở trên tim ñường, dây tiếp xúc ñi ziczắc Hình 6–10. Loại dây tiếp xúc ñược treo ziczắc căng nghiêng một phần. MCA&T§K • 141 Căng nghiêng toàn phần (Hình 6–9) Hình 6–11. Loại dây tiếp xúc ñược treo ziczắc căng nghiêng toàn phần. Cả dây ñỡ và dây tiếp xúc ñều căng theo hình ziczắc nhưng ở các cột ñiện dây ñỡ và dây tiếp xúc nằm ở 2 phía khác nhau của tim ñường. Cách treo này chống lại tác ñộng của gió tốt hơn. Cách treo 1: ðơn giản, nhưng chống lại tác dụng của gió kém Cách treo 3: Chống lại tác dụng của gió tốt. Dây tiếp xúc ñỡ bị cong do gió thổi. Dọc theo ñường ray cách khoảng 65÷80km người ta ñặt 1 cột bê tông hay thép, tay ñỡ(cong son) ñược bắt vào cột ñể treo dây ñỡ. Dây tiếp xúc có tiết diện ñặc ñược ñịnh vị bằng các thanh ñịnh vị làm bằng thép ống gắn với cột ñiện qua sứ cách ñiện 6.1.2. MẠNG TIẾP XÚC TRÊN RAY Tim duong 1 2 3 4 5 Hình 6–12a. Tiếp xúc trên ray. 1. Thanh lấy ñiện 2.Ray cấp ñiện 3.Sứ cách ñiện 4.Tay ñỡ. 5.Tà vẹt 142 • MCA& TðK Hình 12b. Một số dạng lắp ñặt thanh ray thứ 3 của ñường sắt các nước tiên tiến 6.2. TỔNG QUAN CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG MẠNG DÂY TIẾP XÚC 6.2.1. DÂY DẪN ðIỆN TIẾP XÚC Hình 6–13. Mặt cắt của dây dẫn tiếp xúc. Vật liệu: ñồng, ñồng thau, thép, lưỡng kim nhôm–ñồng Hình dạng tiết diện: Hình mang cá và mang cá dẹt. Loại hình mang cá dẹt có chiều cao H nhỏ hơn và chiều rộng A lớn hơn. MCA&T§K • 143 Diện tích tiết ñiện: 65, 80, 100 mm 2 : dùng cho giao thông thành phố, mỏ, xí nghiệp 120, 150 dùng cho ñường sắt 6.2.2. DÂY CÁP ðỠ, DÂY CÁP MANG Cấu tạo: Kim loại nhiều sợi Vật liệu: ðồng, nhôm, thép, lưỡng kim (thép và nhôm) Hình 6–14. Mặt cắt của dây cáp ñỡ,cáp mang. 6.2.3. DÂY CÁP TĂNG CƯỜNG. Dây tăng cường là dây cấp ñiện từ trạm ñiện kéo ra mạng tiếp xúc và dây thu hồi từ ray về trạm sử dụng dây nhôm hay dây thép – nhôm nhiều sợi giống dây cáp ñỡ,dây cáp mang. 6.2.4. SỨ CÁCH ðIỆN Có 3 loại phổ biến: Sứ căng dây, sứ treo dây, sứ thanh su day noi Sứ căng dây Sứ treo Sứ thanh (Sứ thanh chủ yếu ñể ñịnh vị) Hình 6–15. Kết cấu các loại sứ. 144 • MCA& TðK 6.2.5. KẾT CẤU NỐI VỚI CỘT VÀ CÁC PHỤ KIỆN CỦA HỆ THỐNG TREO DÂY TIẾP XÚC Hình 6–16. Kết cấu nối với cột và các phụ kiện của hệ thống treo dây tiếp xúc. 1. Dây tiếp xúc 2. Dây ñỡ 3. Dây treo 4. Thanh lấy ñiện 5. Giàn lấy ñiện 6. ðầu máy ñiện 7. Công sơn treo dây 8. Tay ñịnh vị trên dây tiếp xúc 9. Sứ bát 10. Sứ thanh 11. Dây tăng cường. 6.3. PHÂN TÍCH HỆ THỐNG DÂY TIẾP XÚC 6.3.1. PHÂN TÍCH HỆ TREO DÂY Trong hệ dây treo ñơn giản người ta thực hiện việc kẹp trực tiếp dây tiếp xúc trên những kết cấu ñỡ. Tại những ñiểm treo,ñộ cong võng của ñường dây ñổi chiều, kết quả là khi cần tiễp ñiện ñi qua dưới ñiểm treo sẽ làm thay ñổi ñáng kể khoảng cách tiếp xúc của cần tiếp ñiện với dây dẫn ñiện,ñôi khi dẫn ñến làm gián ñoạn việc cấp ñiện cho ñoàn tàu. Tại mỗi ñiểm kẹp cần tiếp xúc của ñoàn tàu ñang chạy ở tốc ñộ cao có thể rời khỏi ñường dây tiếp xúc hoặc ñà trượt quá lớn của cần tiếp ñiện còn tiếp tục va ñập vào dây tiếp xúc gây các tổn hại cơ học khác. Liên quan hệ với việc nêu trên,nên hệ dây treo ñơn giản ñược sử dụng hạn chế. ðể cải thiện tính chất của hệ dây treo ñơn giản,người ta có thể giảm khoảng cách giữa các ñiểm treo và nâng cao ñộ căng của dây tiếp xúc Khi thay ñổi các ñiều kiện thiên nhiên như nhiệt ñộ môi trường, gió bão ñộ căng dây tiếp xúc thay ñổi, ñiều kiện làm việc bình thường của hệ dây treo bị phá hỏng. ðể giữ ñộ căng cao trong tất cả các chế ñộ làm việc,người ta thực hiện việc ñiều chỉnh ñộ căng và bù lại sự thay ñổi chiều dài của ñường dây mà ñường dây chịu nhiệt ñộ môi MCA&T§K • 145 trường không ổn ñịnh. Người ta phân biệt thành hệ dây treo ñơn giản không bù, với ñiều chỉnh theo mùa và hệ dây treo có bù. Trong hệ ñây treo không bù,khi tăng nhiệt ñộ thì dây dẫn bị kéo dài ra và ñộ căng của nó giảm, ñộ trùng của dây treo tăng lên, cần tiếp ñiện sẽ tiếp xúc kém ngay cả khi tốc ñộ chạy thấp. ðiều chỉnh ñộ căng của dây tiếp xúc theo mùa ñược thực hiện bởi ròng rọc và thời gian là mùa xuân và mùa thu. Song dao ñộng nhiệt ñộ theo thời gian không lớn nên hiệu quả việc ñiều chỉnh theo mùa tỏ ra không hiệu quả. Ngoài ra chính quá trình ñiều chỉnh trong ñiều kiện ñang khai thác cũng không thuận tiện. Những chỉ tiêu tốt nhất có ñược ở những hệ treo dây tiếp xúc với việc giữ ñộ căng của dây dẫn một cách cố ñịnh bởi ñối trọng qua ròng rọc treo ở cuối ñường dây. Hình 6.17. Treo dây trên giá ñỡ với xà ngắn mềm 1. Thành giằng 2. Xà ngang mềm 3. Dây tiếp xúc Có thể cải thiện tác dụng tương hỗ giữa hệ treo dây ñơn giản với cần tiếp ñiện bằng cách sử dụng không kẹp cứng các dây vào trục ñỡ mà sử dụng các cấu trúc nhíp ñàn hồi 2 (Hình6.17), hoặc các cáp căng bảo ñảm khả năng chuyển dịch dây tiếp xúc. Hình 6.18. Hệ treo quả lắc bằng các dây treo nghiêng 146 • MCA& TðK 1. Dây treo nghiêng 2. Dầm ngang mềm 3. Dây tiếp xúc 4. Trụ ñỡ Theo chiều thẳng ñứng khi bị ép lại do cần tiếp ñiện ñi qua. Phụ thuộc vào ñại lượng chuyển dịch này,người ta phân loại hệ treo dây tiếp xúc thành loại mắc cứng và mắc ñàn hồi. Quan hệ chuyển dịch thẳng ñứng của dây dấn ñến lực ép vào cần tiếp ñiện gọi là ñộ ñàn hồi của hệ treo dây tiếp xúc. 6.3.2. HỆ TREO DÂY ðƠN GIẢN ðó là hệ thống kẹp trực tiếp dây tiếp xúc vào cấu trúc ñỡ tương ñối mềm,nó bảo ñảm ép dây bởi cần tiếp ñiện tại ñiểm treo dây tiếp xúc. Hệ treo ñơn giản ñàn hồi là hệ thống treo dây tiếp xúc vào các cấu trúc ñỡ với các nhánh ñàn hồi trung gian,nó bảo ñảm chuyển dịch từ những vị trí tĩnh khi ép cần tiếp ñiện vào dây tiếp xúc. Trường hợp này thường sử dụng khi xe ñiện tốc ñộ cao ñi qua các ñường hầm. 61.3.HỆ TREO DÂY PHỨC HỢP. Dạng khác của hệ dây treo ñơn giản là hệ dây treo quả lắc ñồng hồ (Hình6.18), trên những dây nghiêng với kết cấu ziczắc, các dây tiếp xúc 3 ñược sử dụng trong những ñường xe ñiện bánh hơi. Những dây treo 1 ñược ñặt nghiêng theo chiều thẳng ñứng ñể treo các dây tiếp xúc 3.Khi ñó có sự cân bằng lực tác dụng của lực do khối lượng dây tiếp xúc và lực kéo nằm ngang của dây treo vào các ñỉnh của ñường ziczắc. ở cuối mỗi nhịp các dây có ñộ nghiêng trong các chiều ngược nhau như vị trí quả lắc ñồng hồ. Khi giảm nhiệt ñộ dây co ngắn lại dẫn ñến làm giảm ziczắc, tăng ñộ nghiêng của các dây treo và bù lại sự thay ñổi chiều dài của dây. Những thông số tốt nhất ñạt ñược với hệ thống treo xích (Hình6.19). Trong trường hợp này,các cột ñược nối bởi các cáp mang 1 nhờ các kẹp cơ khí,nối ñến những cáp mang 1 là các dây căng 3 và dây tiếp xúc 2. Khoảng cách giữa các ñiểm kẹp dây mang trong hệ treo xích hoặc giữa các ñiểm kẹp dây tiếp xúc trong hệ treo dây ñơn giản gọi là nhịp treo tiếp xúc. Nhịp của hệ treo ñơn giản không vượt quá 40 45m. Chiều dài giới hạn của 1 nhịp ở hệ treo ñơn giản phụ thuộc vào cường ñộ gió và các thông số ziczắc khi ñặt dây tiếp xúc trên mặt phẳng và thường không quá 65 70m Hình 6.19. Hệ treo xích dây tiếp xúc a. với các dây treo giữa các ñiểm kẹp ñặt b. với dây treo lò xo dạng ñelta c. với dây treo lò xo dạng hình thang 1. cáp treo, 2. dây tiếp xúc, 3. dây căng, 4. dây lò xo [...]... dây ti p xúc và cáp mang,ngư i ta còn s d ng các dây tăng cư ng H treo kép có kh năng kéo căng dây l n, ñ võng c a dây nh và ñ ñàn h i ñ ng ñ u H treo kép và ph c h p s d ng khi ñòi h i t c ñ ch y tàu cao hơn 160 km/gi Ph thu c vào phương pháp k p dây ti p xúc trên cáp mang g n tr (c t),ngư i ta phân lo i h treo dây v i dây căng h n h p (Hình6.19a) và các dây trão lò xo (Hình6.19b,c) Cáp lò xo ñ m... PH T I TÍNH TOÁN ð N DÂY D N VÀ CÁP C A H TREO TI P XÚC Tính toán cơ h c c a h treo ti p xúc 6.4.1 KHÁI QUÁT V TÍNH TOÁN H TREO DÂY Khi tính toán cơ khí h treo ti p xúc ngư i ta tính ñ n các ph t i g m tr ng l c c a dây d n, cáp và c t lõi, các ph t i gió bão Trong ñi u ki n dao ñ ng nhi t ñ không khí,chi u dài c a ñư ng dây và cáp treo thay ñ i d n ñ n thay ñ i ñ căng và ñ võng c a dây Ph t i gn,... các khu có neo S liên k t này có th th c hi n trong m t, hai, ba và b n nh p Ph bi n ngư i ta dùng liên k t 3 nh p m m các khu ño n có neo (Hình6.22) Trong ñó nh ng c t neo tăng cư ng 1 và 4 ngoài tr ng lư ng mà dây d n ph i ch u,còn có l c căng t thi t b bù t i tr ng ,và ngư i ta l i ñ nh v dây d n và cáp nh ng nh p trung gian ti p giáp nh các tr chuy n ti p 2,3 Chuy n d ch c n ti p ñi n t 1 dây ti... p xúc Theo phương pháp treo dây ti p xúc lên cáp mang ngư i ta phân thành h treo m t xích ñơn (Hình6.20a), h treo m t xích kép (Hình6.20b) và h treo ph i h p H treo m t xích ñơn ñư c s d ng r ng rãi trên nhi u nư c Nó ñơn gi n và trong trư ng h p s d ng thi t b san b ng ñ ñàn h i c a nó theo chi u dài nh p,khi ñó b o ñ m ñ tin c y ti p ñi n trong trư ng h p t c ñ ñ n 160km/gi và cao hơn H treo kép thư... ñ ng cáp mang, dây ti p xúc và các dây nâng(dây treo) ñ t trên cùng m t m t ph ng th ng ñ ng Cáp mang ñi theo hình zicz c như là dây ti p xúc D m chìa ñ k p h treo ti p xúc c n ph i có chi u dài khác nhau Trong h treo n a lư i li m (Hình6.21.a,b) cáp mang ñ t theo tr c ñư ng s t, còn các dây ti p xúc ñ t zicz c Trong h treo lư i li m (Hình6.21c,d,e) zicz c c a cáp mang và dây ti p xúc ñư c th c hi... trên nh ng cáp mang có th th c hi n v i s lư ng nh các dây treo (hai, ba dây trong m t nh p), ho c cũng có th v i s lư ng nhi u hơn Lo i th nh t dùng cho lư i ti p xúc cho xe ñi n bánh s t và xe ñi n bánh hơi, lo i th hai cho tuy n v n t i ñi n ñư ng dài Theo v trí treo m t xích trên m t b ng ngư i ta phân thành h treo dây th ng ñ ng, h treo n a lư i li m và lư i li m T i h treo th ng ñ ng cáp mang, dây... sơ ñ h treo dây ti p xúc ñơn (a), kép (b), ph c h p(c) 1 cáp mang; 2 dây căng; 3 dây ti p xúc; 4 cáp lò xo; 5 dây b tr ; 6– dây b tr th 2 Có nhi u phương án cho h treo m t xích Có th phân lo i chúng theo cách th c căng dây, cách th c treo dây ti p xúc v i dây mang và theo m t b ng các dây ng v i tr c ñư ng th ng trên m t ph ng Theo phương pháp căng dây, h treo m t xích có th là không bù (không có bù... và ñ võng c a dây Ph t i gn, kN/m, là t tr ng lư ng riêng c a dây ho c là cáp treo, tính cho 1 ñơn v chi u dài c a nó, ñư c xác ñ nh theo công th c gn = 9, 81.10–9pS Trong ñó: p – t tr ng v t li u, kg/m2 S– Di n tích m t c t ngang, mm2 ð i v i h treo v i s lư ng l n các dây treo,p có th l y b ng 10–3 kN/m2 v i 1 dây ti p xúc, và 2.10–3 kN/m v i 2 dây ti p xúc 148 • MCA&TðK Ph t i gió pB, kN/m, tính cho... gió vmax nhi t ñ c c ñ i tmax khi không có gió MCA&T§K • 1 49 Hình 6–21 V trí các dây c a h treo n a lư i li m (a,b) và lư i li m(c,d,e) 1 Dây ti p xúc; 2 Cáp mang; 3 Tr ñ ; 4 Dây căng; 5 Tr c ñư ng; 6 Thanh ñ nh v ; l– chi u dài c a nh p; A,C– tr (c t) Hình 6–22 Sơ ñ liên k t 3 nh p 1 ño n có neo v t bù a,b Các hình chi u theo chi u th ng ñ ng và t trên xu ng 1,4 tr neo; 5 d m chìa ; 7 dây ti p xúc 2,3... (gn) và tuy t ñóng băng (gG) cùng v i ph t i gió (PB.G) h p thành ph t i t ng g, tác d ng trong 1 m t ph ng nghiêng nào ñó: g= 2 ( g n + g G ) 2 + PBG T c ñ gió ñư c l y ph thu c vào v trí vùng mà ñư ng s t ñi qua Trên cơ s kinh nghi m nhi u năm khai thác ñư ng s t ñi n ñ tính toán lư i ñi n ti p xúc ngư i ta l y 4 ch ñ : 1 Ch ñ 2 Ch ñ băng tuy t gG 3 Ch ñ 4 Ch ñ nhi t ñ không khí t i thi u tmin và không . tàu cao hơn 160 km/giờ. Phụ thuộc vào phương pháp kẹp dây tiếp xúc trên cáp mang gần trụ (cột),người ta phân loại hệ treo dây với dây căng hỗn hợp (Hình6.19a) và các dây trão lò xo (Hình6.19b,c) tăng cường là dây cấp ñiện từ trạm ñiện kéo ra mạng tiếp xúc và dây thu hồi từ ray về trạm sử dụng dây nhôm hay dây thép – nhôm nhiều sợi giống dây cáp ñỡ,dây cáp mang. 6.2.4. SỨ CÁCH ðIỆN. 6.2.2. DÂY CÁP ðỠ, DÂY CÁP MANG Cấu tạo: Kim loại nhiều sợi Vật liệu: ðồng, nhôm, thép, lưỡng kim (thép và nhôm) Hình 6–14. Mặt cắt của dây cáp ñỡ,cáp mang. 6.2.3. DÂY CÁP TĂNG CƯỜNG.