В случае недостаточного давления на провод контактной части токоприемника троллейбуса может появиться перегрев, разрушение и оплавление провода, образование в месте съема тока электрической дуги и нарушение контакта (то есть подпрыгивание токоприемника). При слишком большом давлении появляется повышенный износ контактной части токоприемника троллейбуса и проводов, а в некоторых случаях поломка специальных частей контактной сети и деталей токоприемника.
Когда производится конструирование токоприемников для троллейбусов, стараются обеспечить для различных режимов работы постоянное контактное давление. Это достигается с помощью подбора размеров, характеристик пружин, а также взаиморасположения деталей подъемного механизма. В шарнирных соединениях и механизмах поворота сила трения также влияет на изменение контактного давления.
С помощью динамической и статической характеристик токоприемника троллейбуса определяется постоянство контактного давления.
Статическая характеристика из себя представляет зависимость от высоты h контактного давления Р1 (рисунок 1) в том случае, когда токоприемник троллейбуса неподвижен, или, когда изменение его положения очень медленное, то есть Р1 = f(h).
Силу давления на контактные провода можно выразить в зависимости подъема токоприемника троллейбуса от угла α: P1 = f(α).
Контактное давление при построении статической характеристики, как правило, изменяется в диапазоне рабочей высоты контактного провода в диапазоне ±10% от h. Самое лучшее значение статической характеристики можно найти с помощью подбора натяжных пружин, а также соответствующих величин плеч действующих сил. В случае построения кривых статических характеристик надо знать, что на них оказывает большое влияние силы трения, возникающие в шарнирах, и вес некоторых элементов токоприемников троллейбусов.
Введем такие обозначения:
P — сила натяжных пружин;
P2 — вес контактной головки у токоприемника троллейбуса;
P1 — реакция контактного электрического провода на контакт от головки токоприемника троллейбуса (она равна на провод давлению контакта);
P4 — условная сила (которая приведена к весу контактной головки), которая появляется при трении в шарнирах;
Mтр — момент трения, который создается в шарнирах силами трения;
P3 — вес штангодержателя и штанги;
l — расстояние до оси вращения штанги от центра тяжести штанги и держателя штанги;
L — расстояние до центра контактной головки от оси вращения штанги;
φ — угол подъема штанги.
Рис. 2. Схема сил, действующих на токоприемник штангового типа, устанавливаемого на троллейбусах.
В случае равновесия системы (см. рисунок 2) можно написать такое уравнение моментов по отношению к оси:
откуда:
Уравнение (2) дает возможность найти значения P1 при различных значениях угла φ подъема штанги в случае предварительного определения моментов Мтр и М, которые создаются пружинами, а также силами трения, возникающими в шарнирах.
В том случае, когда значение P1 остается неизменным при различных величинах высоты подъема h, а следовательно, и углах подъема φ, может быть построена идеальная статическая характеристика токоприемника троллейбуса (без учета сил трения).
