Высоковольтные токоприемники

Высоковольтные токоприемники серии ТКЭ, ТКК, КТК

Кольцевые токоприемники серии ТКЭ предназначены для подвода переменного тока напряжением до 600В (низковольтная часть) и 6000В (высоковольтная часть) от неподвижного источника к подвижным частям поворачивающихся или вращающихся механизмов экскаватора. Вид климатического исполнения - УХЛ1, УХЛ2, Т1, Т2 по ГОСТ 15150-69.

Серия	Высоковольтная часть			Низковольтная часть
	U, В	Iном, А	Число колец	U, В	Iном, А		Число колец
	U, В	Iном, А	Число колец	U, В	ПВ100%	ПВ40%	Число колец
ТКЭ12-4	6000	360	4	500/380	250	300	12
ТКЭ14-5	6000	360	5	500/380	250	300	14
ТКЭ16-5	6000	360	5	500/380	250	300	16
ТКЭ23-5	6000	360	5	500/380	250	300	23
ТКЭ0-5	6000	360	5
ТКЭш-5	6000	360	5
ТКК-6/150	6000	500	3

Для полного понимания всех существующих "слабых мест" в конструкции высоковольных токоприемников нами был изготовлен опытный образец, аналогичный выпускаемым токоприемникам в нашей стране и проведены первичные консультации со специалистами- эксплуатационщиками карьерной техники, в ходе которых обозначилась проблема "заклинивания" поворотной части токоприемника (в крайних случаях с винтовым закручиванием несущей стойки).

В ходе конструктивных изменений компановки токоприемника мы полностью решили данную проблему и попутно добавили еще несколько изменений, позволяющих существенно увеличить рабочий ресурс и надежность токоприемника, а именно:

1. Скобы щеткодержателей разнесены на две противоположные стойки. Это позволило распределить вес поворотной части по обе стороны ротора равномерно. Ось вращения и ось центра тяжести сейчас совпадают, что конструктивно исключает возможность перекоса и "заклинивания" токоприемника. (см. рис. внизу) и обеспечивает легкость вращения. Данное решение в настоящее время запатентовано.
2. Поворотная рама имеет коробчатую форму, что увеличивает ее жесткость. А сама рама максимально облегчена для минимизации инерционных колебаний.
3. Верхняя крышка поворотной рамы съемная, для удобства проведения ремонтных работ.
4. Скобы щеткодержателей крепятся к раме на три разнесенных изолятора, что существенно увеличивает их жесткость при вибрациях и исключает поломку изоляторов.
5. Сечение токоведущих колец 320 кв.мм
6. С обеих сторон изоляторов проложены паронитовые прокладки, предохраняющие изоляторы от растрескивания при сильных вибрациях.
7. Высоковольтная часть токоприемника имеет универсальный фланец крепления и может быть использована без переделки, как ТКЭш-5. (необходимо приобрести переходную трубу и пластину под корпус).
8. Токоведущие кольца закреплены к изоляторам со смещением, благодаря чему токосъемная дорожка имеет ровную поверхность скольжения, что существенно продлевает ресурс щеток. Данное решение в настоящее время также запатентовано.

С апреля 2017г. в серию запущены экскаваторные токоприемники ТКЭ новой модификации. В данном токоприемнике учтены пожелания наших клиентов по доработке нескольких узлов для повышения надежности работы токоприемника.

Данная модель токоприемника согласована с техническими службами завода ООО «ИЗ-КАРТЭКС имени П.Г. Коробкова» (Санкт-Петербург, г. Колпино)

Корпус токоприемника выполнен из листовой стали 3мм методом гибки на листогибе с ЧПУ с минимальным использованием сварных соединений, что повышает его надежность во время вибрации.

В высоковольтном корпусе добавлены лотки для закрепления токоведущего кабеля.

Для удобства монтажа на дверях закреплены электрические схемы соединений.

Также добавили полку для укладки части жил высоковольтного кабеля на вторую сторону токоприемника.

Конструкция центральной стойки также претерпела изменения.

В первую очередь мы добавили по одному кольцу на каждую фазу, тем самым увеличив пропускную способность по току на 30% с фазы. Это решение приводит к меньшему нагреву колец во время движения экскаватора. Кольца запараллелены между собой таким образом, что изменения количества кабелей экскаватора не требуется.

Габаритно-присоединительные размеры токоприемника остались прежними.

Для более надежного и жесткого закрепления подводящих кабелей, места крепления выведены на отдельную стойку, закрепленную на роторных кольцах. Данное решение запатентовано.

Для удобства монтажа и обслуживания токоприемника двери корпусов сделаны съемными, а для подключения силового кабеля - специальное окно в корпусе.

Еще одно запатентованное решение - применение на низковольтной части токоприемника металлических щеткодержателей, зажатых на двух изолированных стойках.

Такое решение вместе с добавлением на каждую фазу в силовой части медного токоведущего кольца исключает такой вид поломки, как оплавление изоляторов, колец и щеткодержателей.

Изменения коснулись и узла передачи вращения с корпуса токоприемника на стойку.

Как видно на фото, вращение передается через шаровый палец верхнего кольца низковольтного токоприемника. Зазоры между вилкой корпуса и пальцем компенсируют влияние вибраций и наклонов поворотной платформы экскаватора при работе.

Вращение с низковольтной части токоприемника на высоковольтную передается через вертикальный палец. Таким образом высоковольтная часть токоприемника не связана с корпусом и при наклонах поворотной платформы не возникает угроз повреждения или обрыва передающих вращение элементов (за их отсутствием).

На данный способ передачи вращения также получено два патента.

Токоприемник КТКУ-5(360/6000)-6(630/660)-16(50/380)

В настоящее время (2017 г.) наше предприятие реализовало в металле новую модель экскаваторных токоприемников сборного типа КТКУ-5(360/6000)-6(630/660)-16(50/380).

Данная модель токоприемника послужит в дальнейшем базовой моделью для серийных экскаваторных токоприемников.

Технические характеристики токоприемника:

Высоковольтная часть
- количествово колец - 5 шт
- номинальный ток 360 А
- напряжение 6 кВ

Низковольтная часть
- количествово колец 6 шт
- номинальный ток 630 А
- напряжение 660 В

Сигнальная часть
- количество колец 16 шт
- номинальный ток 50 А
- напряжение 380 В

Количество колец в силовой низковольтной части может быть увеличено до 8 шт., а в сигнальной до 30 шт. без существенного изменения конструкции токоприемника.

В данном проекте активную консультационную помощь оказывают конструктора ПАО "Уралмашзавод" г. Екатеринбург, непостредственного производителя карьерных экскаваторов.

На фото представлена одна из последних модификаций модульных эскаваторных токоприемников моделей ЭКГ-20

Новая модель экскаваторных токоприемников сборного типа ТКЭ 6/12-5 (исп.2) для устаноки на экскаваторы производства ООО «ИЗ-КАРТЭКС имени П.Г. Коробкова» (Санкт-Петербург, г. Колпино)

Данная модель токоприемника создана на базе комплектующих экскаваторных токоприемников КТКУ и ТКЭКГ-18 для машин производства ПАО "Уралмашзавод"

Технические характеристики токоприемника:

Высоковольтная часть
- количествово колец - 5 шт
- номинальный ток 360 А
- напряжение 6 кВ

Низковольтная часть
- количествово колец 6 шт
- номинальный ток 630 А
- напряжение до 1000 В

Сигнальная часть
- количество колец 12 шт
- номинальный ток 50 А
- напряжение 380 В

Количество колец в силовой низковольтной части может быть увеличено до 8 шт., а в сигнальной до 30 шт. без существенного изменения конструкции токоприемника.

Изменения коснулись в первую очередь корпуса токоприемника для обеспечения необходимых габаритно-присоединительных размеров.

В силовой части применены двойные пластины изоляции работающие при напряжении до 1000 В.

Как и другие модели токоприемник позволяет менять количество колец в силовой низковольтной и сигнальной части без существенного изменения конструкции токоприемника.

Силовая (низковольтная) часть экскаваторного токоприемника по сравнению с серийно выпускаемыми моделями претерпела довольно существенные изменения.

Основной задачей при разработке этой конструкции являлось повышение надежности и прочности всех узлов токоприемника.

Данная задача достигается за счет следующих решений:

Сечение токоведущего кольца 8х40 мм обеспечивает длительную допустимую нагрузку по току до 800 А.
Для удобства монтажа и уменьшения контактного сопротивления каждое токоведущее кольцо имеет 3 вывода резьбовых шпилек М10
Токоведущие кольца изолированы между собой дисковыми изоляторами по всему диаметру, что исключает "рассыпание" токоприемника в случае ослабления резьбовых стягивающих ротор шпилек при сильных и длительных вибрациях
Внутри колец приварены платики, через которые проходят стягивающие роторные шпильки, что не дает токоведущим кольцам проворачиваться вокруг оси при ослаблении крепления осевых шпилек ротора
Щеткодержатели изготовлены из стали, что исключает повреждение этого узла при сильном нагреве щеток
Конструкция щеткодержателей позволяет выпускать их под разные размеры щеток без изготовления специализированной оснастки, что значительно расширяет сферу их применения в разных моделях токоприемников
Щеткодержатели сконструированы таким образом, что позволяют быстро производить их наладку по высоте токоприемника
Вращение передается через подшипник скольжения (пара "сталь-чугун"). На больших диаметрах , малых частотах вращения и сильных вибрациях это решение является более простым и надежным по сравнению с подшипниками качения
Вилки, передающие вращения с корпуса токоприемника, имеют большую площадь касания, что дает гарантии длительного срока эксплуатации
Узел крепления кабельных вводов выведен на отдельную клеммную пластину, что позволяет более надежно затягивать кабельные наконечники, а также пластина усиливает жесткость токоприемника на кручение

Высоковольтная часть токоприемника использована от серийного высоковольтного токоприемника ТКЭ нашего производства, как хорошо зарекомендовавшая себя на практике конструкция. Преимущества этой модели и описание отдельных элементов было сделано ранее.

В качестве сигнального токоприемника (рис. 1) также используется проверенная на практике в ранее выпущенных изделиях модель токоприемника (рис. 2, 3).

От крановых токоприемников сигнальная часть экскаваторного токоприемника отличается наличием сквозного отверстия в верхнем подшипниковом узле для выхода трубы пневмосистемы и фланца крепления поворотного пневматического крана.

Также для удобства монтажа добавлены клеммные планки, вынесенные на отдельную изоляционную пластину.

Для того, чтобы токоприемник мог использоваться на разных моделях экскаваторов в конструкцию центральной стойки был включен переходный фланец. В нем же осуществляется зажим общего пучка входящих кабелей с помощью прижимной планки.

Жесткость фланцев и несущей трубы усилена дополнительными косынками.

Корпус токоприемника также претерпел существенные изменения по сравнению с выпускаемыми корпусами токоприемников серии ТКЭ в сторону повышения жесткости и удобства обслуживания токоприемника.

Новый корпус разбит на три секции корпуса (силовой, высоковольтной и сигнальной частей). На корпусе сигнальной части установлен защитный кожух поворотного пневмокрана.

Все три части жестко соединены между собой и установлены на опорной тумбе, которая в свою очередь крепиться непосредственно к поворотной платформе экскаватора.

Для удобства визуального осмотра в каждой двери корпуса вмонтировано смотровое стекло.

Согласно требованиям безопасности на высоковольтной корпусе имеется знак "высокое напряжение", отдельный ключ к двери, дополнительное защитное стекло и механический предохраняющий раз-мыкатель цепи питания.

На тумбе предусмотрены два места заземления, помеченные соответствующими знаками. Кабельные вводы сделаны из металла с резиновыми проклад-ками внутри.

Высоковольтный кабельный ввод выведен отдельно от остальных вводов. С обеих сторон тумбы преду-смотрены съемные дверцы для обслуживания центральной цапфы.

Сзади тумбы спроектированы лючки для проверки необходимого зазора в центральной цапфе.

Еще одним существенным отличием данного токоприемника от своих серийных собратьев является то, что передача вращения осуществляется с корпуса на стойку только в нижней его части, исключая необходимость создания узлов поворота вверху, где отклонения корпуса относительно стойки при работе максимальны.

Токоприемник ТКЭКГ - 12 исп. 2 изготовлен под модернизацию экскаваторов с электродвигателями хода постоянного напряжения, выпускаемых ранее предприятием ПАО "Уралмашзавод" г. Екатеринбург. Модель согласована с техническими службами завода - изготовителя экскаваторов.

Технические характеристики:

Высоковольтная часть:
1. Количество колец:
- фазных - 3
- вспомогательных - 1
- заземляющих - 1
2. Номинальное напряжение фазных колец 6000 В
3. Номинальное напряжение вспомогательных колец 220 В
4. Расчетная сила тока фазных колец (при ПВ100%) 315 A
5. Расчетная сила тока вспомогательных колец (при ПВ100%) 10 A

Низковольтная часть:
6. Номинальное напряжение 660 В
7. Расчетная сила тока (при ПВ100%) 855 А
8. Количество цепей 4 шт (8 колец)

Цепи управления:
9. Номинальное напряжение 380 В
10. Расчетная сила тока (при ПВ100%) 50 А
11. Количество цепей (колец) 21 шт

12. Частота вращения 5 об/мин
13. Степень защиты IP23
14. Климатическое исполнение - УХЛ2 ГОСТ 15150-69

Токоприемник ТКЭ 0-5

1. Для удобства монтажа на съемной крышке корпуса установлены рым-болты.

2. Над фазными токоведущими частями установлены бесконтактные датчики напряжения.

3. Микровыключатель аварийного отключения напряжения при снятии защитного стекла.

4. Защитное стекло.

5. Предупреждающая надпись "Внимание высокое напряжение!"

6.Замки фиксаторы дверок корпуса низковольтной и высоковольтной частей имеют разные ключи.

7. Для удобства монтажа дверцы корпуса можно снимать.

8. Знак высокого напряжения.

9. Дверцы по периметру уплотнены П-образным резиновым профилем.

Вводная кабельная муфта защищена стальным уголком, к которому при монтаже дополнительно хомутом притягивается кабель.

Токоприемник ТКЭ 0-5

1. Легкость вращения ротора обеспечивают закрытые (необслуживаемые) подшипники качения.

2. Обработка всех установочных и посадочных диаметров выполнена с одного установа, обеспечивая полную соосность данных диаметров.

3. Скобы щеткодержателей для обеспечения жесткости выполнены из стали 6 мм. Для улучшения токопроводности к скобе крепится медная шина 2х60 мм.

4. Скобы фиксируются на раме через два изолятора, также для усиления жесткости конструкции.

Токоприемник ТКЭ 0-4

1. Держатели крепятся к стойке через два изолятора для усиления жесткости.

2. На каждом медном кольце установлена масленка для смазки кольца.

3. Кольца неподвижной части токоприемника имеют канавки для залегания густой токопроводящей смазки.

Токоприемник ТКЭш-5

Унификация узлов позволяет использовать без переделки верхнюю высоковольтную часть токоприемника ТКЭ 14-5, как ТКЭш-5 с промежуточной опорной пластиной корпуса (1) и удлиняющей стойку трубой (2).

Это дает возможность оперативной замены токоприемника на разных моделях экскаваторов.

Токоприемник ТКЭр 0-5

Токоприемник изготовлен под заказ на замену вышедшего из строя аналогичного токоприемника, выпускаемого в Советском Союзе.

Особенностью данной конструкции являются разрезные кольца, благодаря чему токоприемник устанавливается вокруг центральной колонны экскаватора.

Технические характеристики:

Количество контактных колец - 5 шт

Номинальный ток - 250 А

Номинальное напряжение - 6000 В

Токоприемник КТК-4(400/6000)

Специальная разработка нашего завода для горно-добывающей отрасли - высоковольтный токоприемник КТК-4(400)/6000.

Технические характеристики:

Количество токоведущих силовых колец - 4 шт

Номинальный ток - 400 А

Номинальное напряжение - 6000 В

Основная задача - "импортозамещение" токоприемника с сохранением габаритно-присоединительных размеров на самоходной кабелепередвижной установке.

Основой для данного токоприемника послужил серийно выпускаемый высоковольтный токоприемник ТКЭ0-5 горизонтального исполнения. Удачно заложенная изначально компоновка этого токоприемника, позволяет сейчас и в будущем на его базе быстро моделировать различные виды высоковольтных токоприемников "под заказчика"

Особенностью данного токоприемника является степень защиты IP 54 - повышенная степень защиты от пыли.

Токоприемник ТКЭ 0-5М УХЛ1

Еще одна специальная разработка нашего завода для горно-добывающей отрасли - высоковольтный токоприемник горизонтального исполнения для кабельного барабана ТКЭ 0-5М УХЛ1.

Основная задача - "импортозамещение" токоприемника с сохранением габаритно-присоединительных размеров на экскаваторе марки P&H 2800 американского производства.

Технические характеристики:

Количество токоведущих силовых колец - 5 шт

Номинальный ток - 500 А

Номинальное напряжение - 6000 В

Задача решается за счет применения съемного фланца и переходной плиты. Такое решение доступно благодаря меньшим габаритам нашего базового токоприемника по сравнению с "оригиналом".

Основой для данного токоприемника послужил серийно выпускаемый высоковольтный токоприемник ТКЭ0-5 горизонтального исполнения.

Токоприемник КТК-5(600/6000)

Еще один высоковольтный токоприемник, горизонтального исполнения, встраиваемый в кабельный барабан КТК-5(600/6000).

Был разработан, изготовлен и согласован с техническими службами ООО "Управляющая горная машиностроительная компания РУДГОРМАШ - Воронеж" для применения на буровых станках типа СБШ.

Основная задача, стоящая перед нами была в проектировании токоприемника нашей компановки без внесений изменений в конструкцию кабельного барабана заказчика.

В отличие от серийных наружных горизонтальных токоприемников ТКЭ 0-5, данная модель имеет увеличенный диаметр центральной трубы (132 мм), и соответственно увеличенные диаметры токоведущих колец (321 мм).

Жесткое крепление поворотной рамы токоприемника (через подшипники качения) не требует от заказчиков настройки расположения щеточных узлов относительно колец, что значительно упрощает монтаж и обслуживание токоприемника, также сокращает их время.

Технические характеристики:

Количество токоведущих силовых колец - 5 шт

Номинальный ток - 600 А

Номинальное напряжение - 6000 В

Токоприемник ТКК-6/150

Отличительной особенностью наших токоприемников ТКК-6/150 является прежде всего применение медного профиля сечением 8х40 мм (320 кв. мм) - максимально допустимая сила тока при ПВ100%-800 А. Также ширина профиля позволяет разместить все места соединений шин и кронштейнов вне дорожки скольжения щеток, что уверичивает их ресурс работы.

Щеточные узлы соединены с толкающим блоком через пружины, что позволяет гасить колебания этих узлов при перекосах и сильных вибрациях во время эксплуатации экскаватора.

Толкающий узел представляет из себя стальную пластину с жестко закрепленными на ней фарфоровыми опорными высоковольтными изоляторами, на которых закреплены токопроводящие шины сечением 8х40 и толкающие пальцы. Конструкция всего щеточного узла имеет возможность вертикального осевого хода в несколько сантиметров !