트로리선과 집전판의 접촉

트로리선과 집전판의 접촉

 

 

팬터그래프는 정차중에는 대략 55N으로 트로리선을 압상하고 있으며, 이 힘은 트로리선 높이의 차이에는 거의 영향을 받지 않는다. 이때에 트로리선과 집전판간에 작용하는 힘(접촉력)은 팬터그래프의 압상력 55N과 비슷하다.

 

여기에서, 트로리선과 접전판이 접촉하고 있는 면적은 외관상으로는 트로리선의 접동면폭과 집전판의 폭의 곱이다. 그러나 각각의 표면에는 작은 요철이 있고, 실제로 접촉하는 것은 작은 점의 집합이 되어 그 면적(진실접촉 면적)은 외형상의 접촉면적보다 아주 작다. 또한, 그곳에 오염괸 막이 개재되는 경우도 있으므로 전류는 접촉면을 통과하기 어려워진다. 이것이 접촉저항의 존재하는 이유이다. 트로리선과 집전판간의 접촉저항은 오염정도에 따라 상당히 다르지만 보통은 수 mΩ 정도이다.

 

그런데, 팬터그래프가 주행하는 경우에는 접촉력은 급격히 변동한다. 그 예를 그림에 보여 준다. 이 변동은 주행속도가 높아질수록 진폭이 커지고, 접촉력이 ‘0’이 되어 이선이 발생한다. 그림은 접촉력의 대표적인 움직임의 분포이다. 이선이 발생하면 아크를 수반하며, 집전전류가 많을 때에는 그 영향이 크다. 이선이 심한 경우에는 팬터그래프를 용손하여 전력공급이 불충분하게 되는 경우도 있다. 그 정도로 심하지 않은 경우라도 집전판의 마모를 증가시키는 등 장해가 많으므로 최대한 이선발생은 억제되어야 한다.

 

접촉력변동 파형예(180k/h, 0～20Hz)