Thermal modes of operation of power-current contact of electric transport during conduct of bench tests

Purpose. Analysis of the results of bench tests of sliding electrical contacts of electric vehicles, in order to determine the thermal regime of the sliding contact. Methodology. The initial data were obtained during field experiments on a specialized stand in the laboratory, which were carried out to determine the wear of the contact wire inserts of different types for pantographs of electro-rolling stock of railways. To determine the contact wire temperature at the place of sliding contact, a non-destructive non-contact method of control using a thermal imager was used. Findings. During the experimental part of the research, the thermal imaging photographs were obtained, they recorded the temperatures at the place of sliding contact between the insert of the pantograph of the electric rolling stock and the contact wire installed on the test disk. These temperature values were recorded with a certain time interval, which allowed to build the dependences of changes in thermal regime over time, to determine the heating time constant of the "insert-contact wire" of the test bench and to obtain the final temperature value at the end of tests. Accepting the insert sample in which the minimum temperature in the area of sliding contact is as a reference, it becomes possible by the value of the temperature of the contact wire in the area of sliding contact to predict the final test result of other types of pads. Originality. Indicators of temperature modes of sliding contact of electric vehicles during bench tests are obtained for the first time, the proposed relative temperature indicator allows to predict the results of bench tests of qualitative indicators of sliding contact of electric vehicles.. Practical value. Bench tests of inserts of current collectors of electric vehicles are a long procedure, the normative indicator of the number of passes of the current collector on the stand is equal to 500 thousand passes, which requires significant expenditure of time, energy, human resources and others. The indicators proposed according to the test results, namely the heating time constant and the relative temperature index, allow to carry out two-stage tests. At the first stage, with a duration of 10 thousand revolutions of the test bench disk, the proposed indicators are determined and compared with the corresponding reference, in case of their compliance it becomes possible to predict the final test result as successful (contact wire wear less than normal) or unsuccessful. In the latter case, the need for the second stage of testing up to 500 thousand revolutions is questionable, because the end result will be negative, and the significant resources will be involved in the test, and therefore these tests are impractical.
Цель работы. Проведение анализа результатов стендовых испытаний скользящих электрических контактов электротранспорта с целью определения показателей теплового режима скользящего контакта. Методы исследований. Исходные данные получены во время натурных экспериментов на специализированном стенде в лабораторных условиях, которые проводились с целью определения износа контактного провода вставками разных типов для пантографов электроподвижного состава железных дорог. Для определения температуры контактного провода в месте скользящего контакта применялся неразрушающий бесконтактный метод контроля с помощью тепловизора. Полученные результаты. В ходе экспериментальной части исследований были получены тепловизорные фотографии, на которых зафиксированы температуры в месте скользящего контакта между вставкой пантографа электроподвижного состава и контактным проводом, установленным на испытательном диске. Эти температурные значения фиксировались с определенным временным интервалом, позволяющим построить зависимости изменения теплового режима во времени, определить устойчивое время нагрева системы «вставка-контактный провод» испытательного стенда и получить конечное значение температуры в конце испытаний. Принимая образец вставки при котором получена минимальная температура в зоне скользящего контакта в качестве эталонного, становится возможным по значению температуры контактного провода в зоне скользящего контакта прогнозировать конечный результат испытаний других типов накладок.. Научная новизна. Показателями температурных режимов скользящего контакта электротранспорта во время стендовых испытаний получены впервые, предложенный относительный температурный показатель позволяет по результатам стендовых испытаний прогнозировать качественные показатели скользящего контакта электротранспорта. Практическая ценность. Стендовые испытания вставок токоприемников электротранспорта являются длительной процедурой, нормативный показатель количества проходов токоприемника на стенде равен 500 тысяч проходов, что требует значительных затрат времени, энергии, человеческих ресурсов и т.д. Предложенные по результатам испытаний показатели, а именно постоянная время нагрева и относительный температурный показатель, позволяет реализовать двухэтапные испытания. На первом этапе, продолжительностью 10 тысяч оборотов диска испытательного стенда определяются предложенные показатели и сравниваются с соответствующими эталонными, в случае их соответствия становится возможным прогнозировать конечный результат испытаний как успешный (износ контактного провода меньше нормы) или не успешный. В последнем случае необходимость проведения второго этапа испытаний до 500 тыс. оборотов становится под вопросом, поскольку конечный результат будет отрицательным, а ресурсы на испытания будут задействованы значительные, а потому эти испытания нецелесообразны.
Мета роботи. Проведення аналізу результатів стендових випробувань ковзних електричних контактів електротранспорту, з метою визначення показників теплового режиму ковзного контакту. Методи дослідження. Вихідні дані отримані підчас натурних експериментів на спеціалізованому стенді в лабораторних умовах, які проводились з метою визначення зносу контактного проводу вставками різних типів для пантографів електрорухомого складу залізниць. Для визначення температури контактного проводу у місці ковзного контакту застосовувався неруйнівний безконтактний метод контролю за допомогою тепловізора. Отримані результати. Під час проведення експериментальної частини досліджень були отримані тепловізорні фотографії, на яких зафіксовані температури у місці ковзного контакту між вставкою пантографа електрорухомого складу та контактним проводом, який встановлено на випробувальному диску. Ці температурні значення фіксувались з визначеним часовим інтервалом, що дозволили побудувати залежності зміни теплового режиму у часі, визначити сталу часу нагрівання системи «вставка-контактний провід» випробувального стенду та отримати кінцеве значення температури наприкінці випробувань. Приймачі зразок вставки при якому отримана мінімальна температура у зоні ковзного контакту в якості еталонного, стає можливим за значенням температури контактного проводу у зоні ковзного контакту прогнозувати кінцевий результат випробувань інших типів накладок. Наукова новизна. Показниками температурних режимів ковзного контакту електротранспорту підчас стендових випробувань отримані вперше, запропонований відносний температурний показник дозволяє за результатами стендових випробувань прогнозувати якісні показники ковзного контакту електротранспорту. Практична цінність. Стендові випробування вставок струмоприймачів електротранспорту є тривалою процедурою, нормативний показник кількості проходів струмоприймача на стенду дорівнює 500 тисяч проходів, що вимагає значних витрат часу, енергії, людських ресурсів та інш. Запропоновані за результатами випробувань показники, а саме стала (постійна) часу нагрівання та відносний температурний показник, дозволяє реалізувати двоетапні випробування. На першому етапі, тривалістю 10 тисяч обертів диску випробувального стенду визначаються запропоновані показники, та порівнюються з відповідними еталонними, у разі їх відповідності стає можливим прогнозувати кінцевий результат випробувань як успішний (знос контактного проводу менший за норму), або не успішний. В останньому випадку необхідність проведення другого етапу випробувань до 500 тис обертів стає під питанням, оскільки кінцевий результат буде негативним, а ресурси на випробування будуть задіяні значні, а тому ці випробування є недоцільними.