弓網(wǎng)離線電弧的放電及發(fā)光特性研究.pdf

1、弓網(wǎng)關(guān)系是影響高速列車受流性能及其安全可靠性的關(guān)鍵技術(shù)之一，而隨著列車運(yùn)行速度的提升，弓網(wǎng)之間會(huì)發(fā)生頻繁的離線。離線產(chǎn)生的電弧會(huì)嚴(yán)重影響列車的受流質(zhì)量，制約列車速度的進(jìn)一步提升;離線電弧還會(huì)燒蝕接觸線和受電弓滑板，降低設(shè)備的使用壽命，嚴(yán)重威脅列車運(yùn)行的安全性和可靠性。因此弓網(wǎng)離線電弧已成為弓網(wǎng)關(guān)系中的核心問(wèn)題。本文利用實(shí)驗(yàn)、仿真和理論分析相結(jié)合的方法對(duì)弓網(wǎng)離線電弧的放電及發(fā)光特性進(jìn)行了研究。
　　首先，本文研究了弓網(wǎng)離線電弧的放電

2、特性。通過(guò)對(duì)電弧電壓和電弧電流波形的分析，討論了牽引電流和電極材料對(duì)弓網(wǎng)離線電弧電氣特性的影響。通過(guò)對(duì)電弧電壓和電弧電流的頻譜分析，發(fā)現(xiàn)隨著牽引電流的增大，電弧電壓的總諧波畸變率是基本不變的，而電弧電流的總諧波畸變率是逐漸減小的;并且在不同半周發(fā)生離線時(shí)，電弧電壓和電弧電流的總諧波畸變率也是不同的。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)弓網(wǎng)離線電弧電壓和電弧電流的分析，提出了一種基于小波分析的弓網(wǎng)離線電弧檢測(cè)方法。
　　其次，本文對(duì)弓網(wǎng)離線電弧的發(fā)光

3、特性進(jìn)行了研究。利用拍攝的不同燃弧階段的電弧圖像，對(duì)弓網(wǎng)離線電弧的不同燃弧階段進(jìn)行了理論分析。通過(guò)對(duì)電弧光強(qiáng)和電弧電流的相關(guān)性分析可得兩者具有很強(qiáng)的相關(guān)性，并對(duì)電弧光強(qiáng)和電弧電流進(jìn)行了快速傅里葉變換，得到了電弧光強(qiáng)和電弧電流的諧波分布圖，說(shuō)明了弧柱的震蕩是電弧電流產(chǎn)生高頻震蕩分量的原因。在此基礎(chǔ)上，分析了牽引電流和電極材料對(duì)弓網(wǎng)離線電弧光強(qiáng)幅值的影響，并利用MATLAB數(shù)字圖像處理技術(shù)對(duì)弓網(wǎng)離線電弧形態(tài)特性進(jìn)行了初步的研究。
　　

4、最后，本文基于能量平衡理論和吹弧理論，分析了高速氣流對(duì)電弧耗散功率的影響，并基于此對(duì)Mayr電弧模型進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，提出了一種適用于分析弓網(wǎng)離線電弧的數(shù)學(xué)模型，采用實(shí)驗(yàn)與仿真相結(jié)合的方法驗(yàn)證了提出的電弧模型的正確性。本文利用優(yōu)化改進(jìn)的Mayr電弧模型仿真研究發(fā)現(xiàn)，隨著列車運(yùn)行速度的提高，氣流速度增大，電弧耗散功率增加，電弧的燃弧尖峰電壓和熄弧尖峰電壓均增大，電弧電流的幅值逐漸減小，電弧電流的“零休時(shí)間”是增長(zhǎng)的，相應(yīng)的電弧電流的畸變程度