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汇报人：
2024-01-18
弓网系统降弓电弧电气特性仿真研究
目录
引言
弓网系统降弓电弧概述
仿真模型建立
仿真结果分析
降弓电弧电气特性影响因素研究
降弓电弧抑制措施研究
结论与展望
01
引言
Part
弓网系统的重要性
弓网系统是电力机车从接触网获取电能的重要装置，其性能直接影响电力机车的运行安全和效率。
降弓电弧的危害
在电力机车运行过程中，降弓时产生的电弧会对弓网系统造成严重的烧蚀和破坏，威胁电力机车的运行安全。
仿真研究的意义
通过仿真研究，可以深入了解降弓电弧的电气特性，为优化弓网系统设计、提高电力机车运行安全性提供理论支持。
国内研究现状
国内学者在弓网系统降弓电弧电气特性方面开展了一定的研究工作，主要集中在电弧模型建立、仿真方法研究和实验验证等方面。
国外研究现状
国外学者在弓网系统降弓电弧电气特性方面进行了广泛而深入的研究，提出了多种电弧模型和仿真方法，并进行了大量的实验验证。
研究现状总结
目前，国内外学者在弓网系统降弓电弧电气特性方面已取得了一定的研究成果，但仍存在许多问题需要进一步探讨和解决。
研究目的：本研究旨在通过仿真手段，深入研究弓网系统降弓电弧的电气特性，揭示其产生机理和影响因素，为优化弓网系统设计、提高电力机车运行安全性提供理论支持。
研究内容：本研究将围绕以下几个方面展开
建立弓网系统降弓电弧的电气模型；
研究不同参数对降弓电弧电气特性的影响；
分析降弓电弧对弓网系统的烧蚀和破坏机理；
提出优化弓网系统设计的建议。
02
弓网系统降弓电弧概述
Part
弓网系统定义
弓网系统是电力机车从接触网获取电能的重要装置，由受电弓和接触网两部分组成。
工作原理
受电弓通过滑板与接触网导线滑动接触，将接触网上的电能传输到电力机车上。
产生原因
降弓过程中，受电弓与接触网导线分离时，由于电场强度的变化和电流的突然切断，会在两者之间产生电弧。
危害
降弓电弧会对受电弓和接触网造成烧蚀和损坏，同时产生电磁干扰和噪声，影响电力机车的正常运行和乘客的舒适度。
电弧电流
降弓电弧的电流呈现瞬态变化的特点，电流大小和波形与受电弓和接触网的电气参数以及降弓速度等因素有关。
电弧能量
降弓电弧的能量较大，会对受电弓和接触网造成严重的烧蚀和损坏，同时产生大量的热量和电磁辐射。
电弧电压
降弓电弧的电压通常较高，可达数百伏甚至上千伏，与受电弓和接触网之间的电压等级和电流大小密切相关。
03
仿真模型建立
Part
弓网接触模型
描述弓网接触区域的动态变化，包括接触压力、接触电阻等参数。
弓网运动模型
模拟弓网系统在车辆运行过程中的动态行为，包括升降弓、横向移动等。
弓网电气模型
建立弓网系统的电气网络模型，包括电源、负载、保护电路等。
STEP01
STEP02
STEP03
电弧物理模型
建立电弧的电气数学模型，包括电弧电压、电弧电流、电弧功率等参数。
电弧数学模型
电弧仿真算法
采用适当的数值计算方法，如有限元法、有限差分法等，对电弧模型进行求解。
描述电弧的形态、温度、电流密度等物理特性。
4
2
3
弓网系统参数
设置弓网系统的结构参数、材料参数、运动参数等。
电弧模型参数
设置电弧模型的物理参数、数学参数、仿真算法参数等。
仿真环境参数
设置仿真环境的温度、压力、湿度等环境参数，以模拟实际运行环境。
仿真时间步长
根据仿真精度和计算效率的要求，设置合适的时间步长进行仿真计算。
04
仿真结果分析
Part
仿真结果显示，降弓过程中电弧电压呈现先上升后下降的趋势。在弓网分离初期，由于接触电阻的减小，电弧电压迅速上升；随着弓网间距的增大，电弧长度增加，电压逐渐下降。
电弧电压特性
电弧电流在降弓过程中呈现先增大后减小的趋势。在弓网分离初期，由于接触面积的减小，电流密度增大，导致电弧电流迅速上升；随着弓网间距的进一步增大，电弧电阻增加，电流逐渐减小。
电弧电流特性
VS
仿真结果表明，电弧能量密度在弓网分离处最大，并沿着电弧轴向逐渐减小。这是由于在弓网分离处，电场强度最大，电子和离子的运动速度最快，因此能量密度最高。
能量传递方式
电弧能量主要以热传导、热辐射和对流三种方式传递。其中，热传导是主要的能量传递方式，通过电弧与周围介质的温差实现能量的传递；热辐射和对流则分别在电弧表面和周围介质中传递能量。
能量密度分布
电弧的产生可能引发火灾、爆炸等安全事故，对人员和财产安全构成威胁。因此，在弓网系统设计中需要充分考虑电弧的安全防护措施。
对弓网系统安全性的影响
电弧的高温作用会导致弓网材料表面的氧化、烧蚀和熔化等现象，从而降低材料的机械性能和导电性能。
对弓网材料的影响
电弧的产生会导致弓网接触电阻的增加，降低电气连接的稳定性。同时，电弧的电磁辐射也会对周围的电气设备和信号传输产生干扰。
对弓网电气性能的影响
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