弓网离线放电模拟试验装置的制作方法

本发明涉及试验装置技术领域。更具体地，涉及一种弓网离线放电模拟试验装置。

背景技术：

受电弓与接触网的关系作为高速电气化铁路的三大核心关系之一，弓网系统的良好性能是保障高速动车组列车安全可靠运行的基本条件。但随着高速动车组列车运行速度的提高,弓网系统的安全运行面临严峻挑战。由于高速动车组列车运行时受弓网接触振动、列车经过接触网电气分相区、接触网表面硬点等因素的影响,弓网系统会发生垂向振动或跳动,从而引发弓网离线的现象。由于高速动车组车速的提升引起弓网离线率和离线程度的增加,导致弓网离线放电电弧现象频繁发生,弓网离线放电电弧对受电弓滑板、接触网导线、供电质量、通讯信号和无线电信号的危害严重影响了列车运行安全。因此，离线速度可调的受电弓离线实验装置，为正确把握受电弓离线状态，研究不同离线速度下电弧放电机理及特性提供了硬件条件。

现有的技术不足如下：当前已有的模拟电力机车受电弓离线放电的实验装置多采用继电器开关断开或动力装置驱动的方式模拟受电弓和接触网分离，但这些模拟实验装置的弓网瞬时离线速度不能准确测量也无法调节，不能模拟不同的瞬时离线速度下产生的弓网离线放电现象，与实际的弓网动态离线情况有较大差异，不能反映出弓网瞬时离线速度的不同对弓网离线电弧特性的影响。因此，为了克服现有装置的不足，有必要提出一种弓网瞬时离线速度可调的弓网离线放电模拟实验装置。

技术实现要素：

一种弓网离线放电模拟试验装置，其特征在于，该试验装置包括：

弓网电弧发生电路，由直流高压电源、限流保护电阻、接触网导线、取样电阻、受电弓滑板模拟球组成；

机械传动装置，由变频器、三相异步电机、转台底座、转台中轴、齿盘传送带、转台转动杆、平衡配重球组成；

直流高压电源通过限流保护电阻和接触网导线构成串联通路；三相异步电机固定在转台底座上方，由变频器控制三相异步电机的转速，三相异步电动机通过齿盘传送带同转台中轴相连，转台中轴上端装有转台转动杆，转台转动杆两端分别装有受电弓滑板模拟球和配重平衡球；当转台装动杆转动时，受电弓滑板模拟球与接触网导线之间非接触相切时，接触网导线会击穿空气，形成击穿电压。

在一个优选的实施例中，所述试验装置还包括激光测速仪，激光测速仪固定在转台转动杆转动之后所形成平面上方，激光照在转台转动杆上的点为测速标记点，用来测量转台转动杆的转速n(r/s)。

在另一个优选的实施例中，调所述受电弓滑板模拟球与接触网导线之间存在一定的间隙，间隙距离可通过转台转动杆和转台中轴的固定位置调节。更有选的，述采样电阻一端同转台转动杆相连，另一端连接电源的负极，根据采样电阻两端的电压能够测量当接触网导线上的高电压击穿接触网导线与受电弓滑板模拟球之间的间隙空气时所产生的击穿电压。

在另一个优选的实施例中，调节变频器的输出频率能够控制三项异步电机的转动速度通过齿盘传送带以及转台中轴控制受电弓滑板模拟球的离线速度。

在另一个优选的实施例中，所述激光测速仪测得测速标记点的转速为n(r/s)，则受电弓滑板模拟球的离线速度为v＝2πdn，其中d为受电弓滑板模拟球到转台中轴的距离。

在另一个优选的实施例中，所述转台中轴和转台转动杆之间通过绝缘材料实现电气隔离。

本发明的有益效果如下：

本发明所述试验装置的弓网瞬时离线速度能准确测量并且可以调节，能够模拟不同的瞬时离线速度下产生的弓网离线放电现象，与实际的弓网动态离线情况差异很小，能够反映出弓网瞬时离线速度的不同对弓网离线电弧特性的影响。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明弓网离线放电模拟试验装置的结构示意图。

图2示出模拟弓网恢复接触到弓网分离的过程示意图。

具体实施方式

如图1所示，弓网电弧发生电路由直流高压电源100、限流保护电阻105、接触网导线110、取样电阻160组成；机械传动装置由变频器125、三相异步电机130、转台底座115、转台中轴135、齿盘传送带120、转台转动杆145、平衡配重球140组成；速度测量装置由测速标记点165、激光测速仪150组成；所述接触网导线通过绝缘支撑装置固定，调节绝缘支撑装置使接触网导线与转台转动杆处于同一水平高度上，使转动杆带动受电弓滑板模拟球转动时受电弓滑板模拟球能与接触网导线之间非接触相切，非接触相切指的是受电弓滑板模拟球与直流高压电源之间的距离最短时的状态。所述接触网导线、受电弓滑板模拟球、转台转动杆、配重平衡球均采用不锈钢材质。所述转台转动杆与转台中轴相连，转台转动杆与转台中轴间通过绝缘材料电气隔离。所述变频器的接地端子通过接地导线接地，变频器输入220v单相交流电，输出频率可调的380v三相交流电驱动三相异步电机工作。所述直流高压源的正极接地，负极与限流保护电阻连接。所述直流高压源的电压在0kv到35kv范围内可调。所述取样电阻一端与转台转动杆相连，另一端接地。所述测速标记点在转台转动杆上。所述激光测速仪可测量标记点的转速n(r/s)。所述受电弓滑板模拟球4的离线速度可表示为：v＝2πdn，其中d为受电弓滑板模拟球到转台中轴的距离。

图2示出受电弓滑板模拟球到转台中轴之间的距离为d，并且通过调节转台装动杆和转台中轴之间的固定位置能够调节d的值，从而调节受电弓滑板模拟球与接触网导线之间的间隙距离。该装置能够实现在不同的受电弓滑板模拟球的离线速度下以及不同的受电弓滑板模拟球与接触网导线间隙下的弓网离线放电情况，并且通过取样电阻能够测量接触网导线击穿电压的大小。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

技术特征：

技术总结
本发明公开一种弓网离线放电模拟试验装置，该试验装置包括：弓网电弧发生电路，由直流高压电源、限流保护电阻、接触网导线、取样电阻、受电弓滑板模拟球组成；机械传动装置，由变频器、三相异步电机、转台底座、转台中轴、齿盘传送带、转台转动杆、平衡配重球组成；直流高压电源通过限流保护电阻和接触网导线构成串联通路；三相异步电机固定在转台底座上方，由变频器控制三相异步电机的转速，三相异步电动机通过齿盘传送带同转台中轴相连，转台中轴上端装有转台转动杆，转台转动杆两端分别装有受电弓滑板模拟球和配重平衡球；当转台装动杆转动时，受电弓滑板模拟球与接触网导线之间非接触相切时，接触网导线会击穿空气，形成击穿电压。

技术研发人员：闻映红;曹鹤飞;耿琦;张丹
受保护的技术使用者：北京交通大学
技术研发日：2017.06.19
技术公布日：2017.11.24