弓網(wǎng)離線電弧的放電及發(fā)光特性研究.pdf

1、弓網(wǎng)關系是影響高速列車受流性能及其安全可靠性的關鍵技術之一，而隨著列車運行速度的提升，弓網(wǎng)之間會發(fā)生頻繁的離線。離線產(chǎn)生的電弧會嚴重影響列車的受流質(zhì)量，制約列車速度的進一步提升;離線電弧還會燒蝕接觸線和受電弓滑板，降低設備的使用壽命，嚴重威脅列車運行的安全性和可靠性。因此弓網(wǎng)離線電弧已成為弓網(wǎng)關系中的核心問題。本文利用實驗、仿真和理論分析相結合的方法對弓網(wǎng)離線電弧的放電及發(fā)光特性進行了研究。
　　首先，本文研究了弓網(wǎng)離線電弧的放電

2、特性。通過對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弓網(wǎng)離線電弧電氣特性的影響。通過對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，電弧電壓和電弧電流的總諧波畸變率也是不同的。在此基礎上，通過對弓網(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)離線電弧檢測方法。
　　其次，本文對弓網(wǎng)離線電弧的發(fā)光

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

4、最后，本文基于能量平衡理論和吹弧理論，分析了高速氣流對電弧耗散功率的影響，并基于此對Mayr電弧模型進行了優(yōu)化改進，提出了一種適用于分析弓網(wǎng)離線電弧的數(shù)學模型，采用實驗與仿真相結合的方法驗證了提出的電弧模型的正確性。本文利用優(yōu)化改進的Mayr電弧模型仿真研究發(fā)現(xiàn)，隨著列車運行速度的提高，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“零休時間”是增長的，相應的電弧電流的畸變程度