弓网系统(电接触).ppt

电接触稳态热效应实例 受电弓与刚性接触网静态接触力在60～120N范围内变化时，接触电阻、接触点温升与静态接触力的关系不敏感。单纯增加或减小静态接触力并不能明显改善弓网系统的电接触特性 结论 电接触稳态热效应实例 局部电流密度过大的后果 接触熔焊 接触熔焊 接触区域靠金属熔化而结合在一起的现象 根据形成原因，又分为静熔焊和动熔焊 静熔焊 接触电阻产生的焦耳热使接触部分熔化，结合在一起而不能断开的熔断现象 动熔焊 分断和接通过程中，接触压力在零值及以上附近变化时，触头间产生金属桥接，或由于电弧热流使触头熔化而发生的熔焊现象 弓网系统的电弧现象 受电弓滑板与接触线从分离到接触或从接触到分离时，如果能满足一定的条件，滑板与接触线之间便会产生电弧或其它放电现象 弓网系统电弧产生的原因与影响应视具体情况区别对待 弓网系统的电弧现象 滑板和接触线在大气中脱离接触（弓网离线）时，如果被断开的电流超过0.25～1A，断开后加在滑板与接触线上的电压超过12～20V，在滑板与接触线的间隙中通常会产生一团温度极高、发出强光和能够导电的近似圆柱形的气体——这就是电弧 产生电弧的最小电流如果小于一定数值，则开断时只能产生一为时极短的弧光放电——通常称为电火花 弓网系统电弧的产生 弓网系统是机械接触，接触面积小，滑动接触使其位置很快变换。当电压施加在滑板和接触线之间时，电流流过一系列导电斑点 电流加热导电斑点，导电斑点温度迅速上升容易被熔化或气化而形成电火花，或导电斑点错位后的间隙产生电火花 电火花一直持续到新的、不被熔化的导电斑点产生为止 电流或接触电阻较大时，电火花现象会剧烈得多。这种情况在列车低速运行情况下也能见到。需要强调的是：此时滑板与接触线并未出现机械脱离或接触力不足的情况 弓网系统电弧的产生 在滑动接触中，受电弓与接触网相互振动，接触网周期性的弹性变化及受电弓通过不规则（比如：接触线不均匀抬升量、接触线安装缺陷、接触线的缺陷、单一质量块等）地方时，导致弓网接触力波动。当接触力逐渐下降，接触面积减小。在接触面分离到一定程度时，列车取流I引起的能量I2Rc集中加热最后分离的导电斑点，使其温度迅速上升，直到接触面材料熔化，甚至达到材料沸点而引起爆炸式的气化 在接触间隙充满高温金属蒸气的条件下，可能在10-3s以内就形成电弧 滑板与接触线恢复良好接触后，电弧消失 电弧拉长到一定距离后也会熄灭 弓网系统电弧的产生 弓网系统电弧的产生 一个持续40ms的电弧 弓网系统电弧的产生 受电弓的升或降为无负载或小负载操作，滑板与接触线接触或脱离瞬间，接触点有电火花现象发生，一般不会带来严重后果 列车取流量较大时的受电弓升降操作或进入无电区均能导致弓线间强烈的电弧现象，会对弓网系统带来严重不良后果。这种情况是不被允许的 弓网系统电弧的影响 电弧热功率导致滑板和接触线温度升高，另一方面，滑板和接触线的热量也会向周围介质传递，当输入热量大于输出热量时，滑板和接触线的温度才会升高，并在温升达到一定程度时，滑板和接触线的表面才会发生熔化和气化 弓网系统电弧的影响 弓网相对运动过程中，滑板和接触线的接触位置不断变化，引起的电弧也在不断变化位置，位置变化的速度与接触线的拉出值、列车的运行速度有关 相对运动阻止了电弧能量引起的弓网系统固定位置的温度升高 弓网系统电弧的影响 (1) t=1.2×10-7s (2) t=0.9×10-7s (3) t=0.6×10-7s (4) t=0.3×10-7s (1) (2) (3) (4) 取典型的电弧电流密度qw=1011A/m2。对铜接触线，松弛时间τ0为10-10s；导热系数λ为380W/(m·℃)，密度ρ为8900kg/m3，比热容cp为390J/(kg·℃)，热扩散率或导温系数 m2/s。铜接触线的熔点为1083℃ 弓网系统电弧的影响 曲线从上到下排列，作用距离x依次是0、1.0×10-6m、2.0×10-6m、3.0×10-6m 弓网系统电弧的影响 曲线从上到下排列，列车运动速度依次是: 5m/s、15m/s、30m/s、 40m/s 点M处接触线表面温度变化规律 弓网系统电弧的影响 弓网系统离线间隙较大时，由滑板和接触线传导的热量相对较少，绝大部分由弧柱直接散向接触区域上部，导致接触线上部设备烧损程度较大 大电流起动的列车，由于滑板与接触线相对移动的速度较慢，电流引起的焦耳热量及电弧引起的电弧热量容易在局部积累，温升有可能超过滑动接触材料的允许工作温度 弓网系统电弧的影响 电火花与电弧是造成滑板和接触线电气磨损的主要原因，这种电气磨损包括气化蒸发和液体喷溅两种形式 日积月累，电弧及强劲电火花引起的电气磨损会导致接触线表面坑