弓網(wǎng)電弧形態(tài)特性與等離子體參數(shù)試驗研究.pdf

1、隨著動車組運行速度的提升，弓網(wǎng)離線頻繁，弓網(wǎng)電弧頻發(fā)，對弓網(wǎng)系統(tǒng)服役性能提出了更高的要求，弓網(wǎng)關系已成為高速鐵路安全運行的三大核心關系之一，而弓網(wǎng)電弧也已成為弓網(wǎng)關系研究的關鍵科學問題。弓網(wǎng)電弧不僅加速了受電弓滑板和接觸網(wǎng)導線的電熱侵蝕，還會產(chǎn)生高次諧波，影響車載設備的安全穩(wěn)定工作。然而目前現(xiàn)場僅依靠電弧電氣參數(shù)的測試及操作者肉眼觀察等基本手段缺乏對弓網(wǎng)電弧特性的全面認識，如何表征弓網(wǎng)電弧的燃弧強度，以及燃弧強度與等離子體參數(shù)（如電弧溫

2、度）有何關聯(lián)，這些特性參數(shù)在不同運行條件下的如何變化等，都是尚不明朗、亟待解決的問題。因此，研究弓網(wǎng)電弧形態(tài)特性與等離子體參數(shù)，有助于全面了解對弓網(wǎng)系統(tǒng)電氣磨損機制的認識，進而提高弓網(wǎng)系統(tǒng)的服役性能。
　　本文基于高速鐵路弓網(wǎng)電弧試驗系統(tǒng)，一方面，利用高速CMOS攝像機和示波器同步采集弓網(wǎng)動態(tài)燃弧圖像和電弧電壓電流波形，綜合分析了弓網(wǎng)系統(tǒng)振動過程中受電弓滑板的運動狀態(tài)和工頻半周期下弓網(wǎng)電弧的動態(tài)燃弧過程，并利用數(shù)字圖像處理技術提取

3、弓網(wǎng)電弧圖像的相關信息，進而以電弧二值化圖像的面積和周長對電弧形態(tài)和燃弧強烈程度進行表征，分析了電弧形態(tài)特性參數(shù)與電弧功率的對應關系，對電弧形態(tài)的動態(tài)變化實現(xiàn)了量化;另一方面，利用光譜儀采集了弓網(wǎng)電弧輻射光譜，找到其特征譜線，并基于電弧輻射理論利用斜率法計算得出了電弧等離子體溫度。
　　進一步地，研究了弓網(wǎng)系統(tǒng)不同運行條件下，電弧形態(tài)特性和等離子體溫度的變化，探究了弓網(wǎng)振動間隙距離和電弧電流對于電弧面積、周長以及等離子體溫度的影響