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弓网离线电弧的放电及发光特性研究
| 论文题名： | 弓网离线电弧的放电及发光特性研究 |
| 关键词： | 高速列车;弓网离线电弧;放电特性;发光特性;小波检测 |
| 摘要： | 弓网关系是影响高速列车受流性能及其安全可靠性的关键技术之一，而随着列车运行速度的提升，弓网之间会发生频繁的离线。离线产生的电弧会严重影响列车的受流质量，制约列车速度的进一步提升;离线电弧还会烧蚀接触线和受电弓滑板，降低设备的使用寿命，严重威胁列车运行的安全性和可靠性。因此弓网离线电弧已成为弓网关系中的核心问题。本文利用实验、仿真和理论分析相结合的方法对弓网离线电弧的放电及发光特性进行了研究。 首先，本文研究了弓网离线电弧的放电特性。通过对电弧电压和电弧电流波形的分析，讨论了牵引电流和电极材料对弓网离线电弧电气特性的影响。通过对电弧电压和电弧电流的频谱分析，发现随着牵引电流的增大，电弧电压的总谐波畸变率是基本不变的，而电弧电流的总谐波畸变率是逐渐减小的;并且在不同半周发生离线时，电弧电压和电弧电流的总谐波畸变率也是不同的。在此基础上，通过对弓网离线电弧电压和电弧电流的分析，提出了一种基于小波分析的弓网离线电弧检测方法。 其次，本文对弓网离线电弧的发光特性进行了研究。利用拍摄的不同燃弧阶段的电弧图像，对弓网离线电弧的不同燃弧阶段进行了理论分析。通过对电弧光强和电弧电流的相关性分析可得两者具有很强的相关性，并对电弧光强和电弧电流进行了快速傅里叶变换，得到了电弧光强和电弧电流的谐波分布图，说明了弧柱的震荡是电弧电流产生高频震荡分量的原因。在此基础上，分析了牵引电流和电极材料对弓网离线电弧光强幅值的影响，并利用MATLAB数字图像处理技术对弓网离线电弧形态特性进行了初步的研究。 最后，本文基于能量平衡理论和吹弧理论，分析了高速气流对电弧耗散功率的影响，并基于此对Mayr电弧模型进行了优化改进，提出了一种适用于分析弓网离线电弧的数学模型，采用实验与仿真相结合的方法验证了提出的电弧模型的正确性。本文利用优化改进的Mayr电弧模型仿真研究发现，随着列车运行速度的提高，气流速度增大，电弧耗散功率增加，电弧的燃弧尖峰电压和熄弧尖峰电压均增大，电弧电流的幅值逐渐减小，电弧电流的“零休时间”是增长的，相应的电弧电流的畸变程度是增加的。 |
| 作者： | 乔凯 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 刘文正 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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