基于有限元法的架空接触网接触悬挂电流分布规律研究

来源 :西南交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:whitesharke
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
电气化铁路所需的电能由牵引供电系统提供。在牵引供电系统中,接触悬挂是接触网中与受电弓直接接触并完成载流和集电的供电设备。为了保证供电质量,接触悬挂必须具有良好的机电特性。但随着电气化铁路年度运量的持续增加和运营年限的逐步增长,接触悬挂零部件承受过电气负荷的时间越来越多,零部件烧毁的现象也有发生。探究接触悬挂的电流分布情况,可以在设计或改造阶段通过优化线索匹配选型改善其电气性能,同时对接触悬挂零部件载流疲劳试验、接触网故障测距等有着非常重要的意义。因此,有必要对接触悬挂内电流分布的规律进行研究。本文以架空接触网接触悬挂为研究对象,综合运用理论分析、仿真建模、试验验证等方法对接触悬挂的电流分布规律开展了研究。接触悬挂是一个多网孔的复杂电路,传统的分析方法常采用等效简化电路并利用Simulinlk进行电路仿真,其结果存在一定的误差。为提高精度,本文通过对接触悬挂电气特性进行了相关的分析,总结了影响接触悬挂电流分布的因素主要有接触悬挂线索电阻率、工作温度、电磁环境等。接着利用ANSYS有限元建模分析方法对接触悬挂进行实体建模并进行电-磁-热等多物理场的耦合分析,通过施加相应的约束条件模拟接触悬挂的实际工况,并搭建了接触悬挂电流分布试验台,将获取的试验数据与仿真结果进行误差对比分析,验证了接触悬挂有限元建模的方法的正确性,同时也证明了该方法具有较高的精确度。最后运用接触悬挂有限元建模方法,在ANSYS中建立接触悬挂三维有限元模型,分析不同因素影响下接悬挂电流分布规律的变化;同时通过模拟受电弓与接触悬挂的动态取流过程,提取接触悬挂内部各线索的电气负荷波形,为开展接触网零部件载流疲劳试验提供建议。在分析影响接触悬挂电流分布因素中,通过改变线路结构或参数,分别讨论了电连接、加强线、接触线磨耗以及线索匹配等因素对电流分布的影响,并对其变化做出了相应的分析;在动态运行仿真中,通过模拟受电弓与接触悬挂动态取流的过程,对接触悬挂不同位置的各线索电气负荷进行了分析,最终得出的结论如下:接触线和承力索主要负责承载机车电流,吊弦仅在受电弓通过时才有电流流过;增设横向电连接可以减小受电弓通过时吊弦的电气负荷,但仅对其附近的三根吊弦起分流作用;增设加强线可以有效减小接触线和承力索的电气负荷,且受电弓距离加强线与接触悬挂的并联点越近,其分流作用越明显;接触线在磨耗20%以内的工况下,可以满足最大载流下的工作需求;吊弦电流的峰值与吊弦在接触悬挂中的位置有关,与列车运行速度无关,但吊弦冲击电流持续的时间的与列车运行速度有关;接触悬挂内不同位置的吊弦有着不同的电气负荷波形,在开展吊弦载流疲劳试验时,可根据吊弦在接触悬挂的位置施加不同的电流负荷波形来模拟实际的工况。
其他文献
随着国家经济的快速发展,社会的用电量与日俱增,电力系统规模也越发庞大,电力变压器作为电网中最为关键设备之一,并且也是事故发生频率最高的设备之一,当其发生故障,会对电网的安全稳定运行造成威胁,所以及时诊断出变压器故障从而减少故障的发生,保护电网安全运行变的十分的重要。变压器在出现了故障后,会有大量气体产生并溶解在变压器油中,且不同气体含量与变压器故障类型之间存在一定的联系,利用这种关系来判断故障类型
地下隧道的结构病害检测是隧道病害治理工作的第一步,不仅为隧道的维护治理提供有效依据,而且对评定隧道安全等级也具有十分重要的意义。由于隧道内部体量大、长度长、光照差等特点,现有病害检测方法检测效果差、精度低。而三维激光扫面技术不仅具有采集数据速度快、自动化程度高、对光照要求少等优势,而且也适用在各种类型的地下隧道中采集数据,将其应用到隧道病害检测工作中能很好地解决现有检测方法的不足。本文针对如何将三
在经济、人口的不断发展的今天,轨道交通已成为人们生活出行中不可或缺的基础设施。采用直线电机牵引技术的列车以其低噪、转弯半径小和爬坡能力强等优势成为轨道交通系统中的重要组成部分。目前应用于轨道交通系统的直线电机大都为直线感应电机和直线同步电机,而本文研究的双馈直线电机由于其特殊的结构特点,相比传统直线电机具备更多潜在的技术优势。虽然双馈直线电机尚未投入到实际应用中,但它具有的潜在应用价值使得对其研究
在高速铁路中,多个动车组整备条件下,可能发生影响列车正常运行的车网电压的低频振荡现象,严重影响高速铁路的安全运行。整流器的锁相环会影响车网耦合的电气稳定性,但是目前对于低频振荡抑制的研究,多从车侧参数变化、不同控制方式等方面进行分析,从动车组整流器中锁相环的改进角度去研究较为缺乏。因此,研究如何改进动车组整流器中锁相环,从而抑制车网低频振荡具有重要的理论研究意义和工程意义价值。针对锁相环对车网低频
相比于公路,铁路货运由于其环保节能、安全性高以及运输能力强的特点,从轨道交通诞生以来,就是我国提高经济发展水平的重要推手。近年来,随着主型货运列车运行速度及载重的提升,出现制动缓解不良以及闸瓦偏磨等问题,严重影响行车安全。而对于杠杆式基础制动装置常用的分析手段,主要有理论计算分析以及现场试验分析。这两种分析方法都有着一定的不足之处,已经不再适用于现代高速、重载货运列车基础制动装置的分析计算。随着计
开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,SRM)具有结构简单、容错能力强、启动转矩大、适合高温高速运行等优点,自问世以来便得到了快速的发展。但SRM特殊的双凸极结构导致其电磁特性具有强非线性和强耦合性的特点,造成SRM具有瞬时转矩脉动大的问题。过大的转矩脉动会影响SRM的调速性能,因此,对SRM的转矩脉动进行研究并提出有效减小转矩脉动的方法有着重要意义。本文以一台三相12
本报告的翻译文本是美国儿童小说《被遗忘女孩的乐园》。该报告共分为五章。第一章主要介绍了小说的作者、内容、语言特征以及项目的意义;第二章介绍了报告的翻译过程;第三章讨论了尤金·奈达的功能对等理论的发展以及与儿童文学翻译之间的关系;第四章阐述了尤金·奈达的功能对等理论如何帮助译者解决语法、语音、文化和修辞学翻译中的重点和难点;第五章为结论。译者以儿童文学的语言特点为出发点,以尤金·奈达的功能对等理论为
随着新能源发电和高压直流输电的发展,高频变压器受到广泛关注,与传统油纸绝缘变压器相比,高频变压器具有体积小、重量轻、输出频率可调等优点,容易实现新能源并网和交直流转换等功能。大容量高频变压器起着电气隔离和功率传输的重要作用,但气固绝缘的散热问题限制了高频变压器向更大容量、更高频率发展。油纸绝缘同时具有良好的绝缘性能与散热性能,与气固绝缘相比更适用于向高电压、大容量发展的高频变压器。但是,由于高频变
接触网正常运行保障高速铁路的正常供电,针对接触网的故障检测,近年来发展的接触网支持装置零部件非接触式检测技术极大提高了故障检测精度,减少了人工校验的工作量。非接触式检测技术的检测精度依赖接触网图像的质量。受硬件以及环境等影响,采集车得到的接触网图像存在亮度和对比度偏低等质量问题,导致非接触式检测技术的检测精度降低,同时给人工校验带来干扰。针对上述问题,本文寻求适用于接触网图像的深度学习增强方法,实
同步相量测量单元在电力系统监测中具有测量精度高、数据采集传输速度快等优点,故近年来在电力系统状态估计、控制保护等领域得到了广泛的应用。然而,由于互感器误差、PMU设备故障、通信设备故障等诸多因素的影响,PMU实测数据在采集和传输过程中出现了丢失、跳变等数据质量问题。而此类PMU不良数据会对后续高级应用的性能和效果产生严重影响,如使得电力系统扰动识别算法精度降低等。为了提高PMU数据的质量,本文以数