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受电弓/接触网系统电弧放电机理研究

王鑫  
【摘要】:目前,建设高速电气化铁路是世界铁路发展的大趋势。在高速铁路运输中,弓网系统是高速列车获得动力的关键部件。弓网系统的工作性能直接影响到电力机车的平稳受流和正常运行。现阶段,弓网系统的使用寿命是高速列车比较突出的问题之一。在影响弓网系统载流摩擦磨损性能的各种因素中,电弧放电现象是造成受电弓滑板和接触网导线异常磨损的最主要原因。因此,系统地研究电弧放电对弓网系统载流摩擦磨损性能的影响机理至关重要。 本文在环—块式高速摩擦磨损试验机上对受电弓滑板的摩擦磨损性能以及电弧放电特性进行了一系列的试验研究。研究了不同法向压力、不同电流、不同试验时间下纯碳滑板的摩擦磨损特性以及电弧放电特性。通过对试件的摩擦系数、磨损率、磨损形貌等的比较分析,得到以下结论: (1)纯碳滑板/铜接触线摩擦表面间的摩擦系数随法向压力和试验电流的增大而减小。加载电流时,纯碳滑板的磨损量随法向压力的增大而减小,随试验电流的增大而增大。无电流时纯碳滑板的磨损量随法向压力的增大而增大。纯碳滑板的磨损率也呈现出相同的变化规律。随着离线电弧能量的增大,纯碳滑板的磨损率也随之增大,纯碳滑板的磨损率随电弧能量的变化大体上呈线性变化关系。 (2)试验盘每转离线电弧放电时间随法向压力的增加而减小,试验电流的大小对试验盘每转离线电弧放电时间的影响很小。离线电弧的平均放电功率随着法向压力的增大而减小,随试验电流的增大而增大,并随着试验时间的增加呈现出先减小后增大的趋势。试验盘每转离线电弧放电的总能量随着试验电流的增大而增大,随法向压力的增大而减小 (3)不加电流时,纯碳滑板/铜接触线摩擦副接触表面的温度随法向压力的变化不大,随试验时间的进行呈现出先减小后逐渐趋于稳定的趋势。加载电流时,纯碳滑板/铜接触线摩擦副接触表面的温度随法向压力的增大而减小,随着试验电流的增大而增大。随着离线电弧能量的增大,纯碳滑板/铜接触线摩擦副接触表面的温升也随之增大,大体上呈线性变化关系。 (4)电弧放电使纯碳滑板表面出现麻点以及流线。观察纯碳滑板表面的微观形貌,发现了大量的凹坑、划痕以及存在着铜元素。电弧放电的能量越大,滑板表面的凹坑也就越多,表面的破坏程度也就越严重。


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