工学弓网系统课件.ppt

3. 弓网系统的电接触特性 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 3. 弓网系统的电接触特性 弓网系统的电弧现象 3. 弓网系统的电接触特性 弓网系统的电弧现象 3. 弓网系统的电接触特性 弓网系统的电弧现象 持续40ms的电弧 3. 弓网系统的电接触特性 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 3. 弓网系统的电接触特性 (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 3. 弓网系统的电接触特性 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 3. 弓网系统的电接触特性 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 3. 弓网系统的电接触特性 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 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坑洼洼 3. 弓网系统的电接触特性 弓网系统的电弧不可能模拟，测量已经表明不可能重现反复试验运行的结果。即便在相同线路、相同的条件下，重复进行试验也会产生不同的结果。因此，利用电弧评价弓网系统的受流质量有一定的局限性 在一定条件下利用弓网系统电弧的次数和持续的时间评价弓网系统的受流质量还是可行的，毕竟，由接触电阻的上升和开始燃弧能够确定可接受的弓网系统动态接触压力最小值 3. 弓网系统的电接触特性 接触线是通过浇铸——轧制过程将铜或铜合金杆材拉制而成 连续通过数个圆形模具——沟槽式模具——修整模具来进行控制，将导线冷拔成最终的尺寸和外形 将几乎是圆形的材料微结构拉拔成长形，最后排列为与导线拉伸方向一致的纤维状结构 晶状体结构的不均匀性增加了剪切抗力并使材料硬化。铜经受了数个冷拔过程，增加了变形抗力，但同时降低了其导电性和可塑性 3. 弓网系统的电接触特性 温度对接触线的影响 3. 弓网系统的电接触特性 槽2 串联轮轴 电解铜 保温炉 熔解炉 槽1 LNG燃烧器 铸造机 大线盘 冷却还原线 铜粗料杆 接触线材料卷线机 卷线直径：18.5～30.0mm 高温压延成型机 3. 弓网系统的电接触特性 拉丝模 示意图 绕线盘 拉丝(带槽模具) 　拉丝 (圆形模具) 剥皮 开槽辊 材料供应机 (托盘或电缆盘) 精加工模 材 料 拉丝机本体 成品盘 3. 弓网系统的电接触特性 冷拔铜导线的长期发热造成其晶状体结构重新回到冷拔过程前的原先结构状态。转变到稳定的晶体状微结构称之为再结晶，并伴随着丧失冷拔接触线的全部典型物理特性 当超出再结晶温度时，微结构开始发生变化并伴随着抗拉强度的损失。在此过程中，晶体状颗粒恢复到稳定的圆形，由冷拔形成的微结构几乎全都转化了 3. 弓网系统的电接触特性 接触线抗拉强度与温度关系 3. 弓网系统的电接触特性 在所有架空接触网设施的损坏中，有相当比例是因为接触线和受电弓滑板两