速度和压力对弓网电弧传导噪声影响

针对电气化列车运行过程中,接触网与受电弓之间发生离线引起的电磁干扰问题.利用一套弓网电弧电磁噪声实验系统,在不同压力、速度和电流条件下,开展了64组弓网电弧传导噪声实验.本实验系统由电波暗室、弓网电弧产生装置和弓网电弧检测系统组成,能够实现对接触电压、接触电流、接触温度和接触压力进行采集.实验结果表明,当接触电流和滑动速度一定时,随着压力的增加,电流信号中的断流率减小,直流分量上升;当接触电流和接触压力一定时,随着滑动速度的增加,断流率增加,直流分量下降.     

电力机车弓网系统离线电弧特性检测仿真

为深入研究弓网电弧的形成机理和抑制方法,建立电波暗室,并设计了一套弓网电弧电磁辐射噪声干扰实验系统,进行大量的实验研究,并利用希尔伯特-黄变换(HHT)对实验测得的弓网电弧电流波形进行了时频分析.结果表明:电弧电流有丰富的间谐波出现,并且频率集中在0~500 Hz,随着牵引电流的变化,其幅值和频率均出现不同的变化.弓网电弧辐射噪声的频率与幅值也随着牵引电流变化表现出不同状态。研究结论用非平稳信号的分析方法,更好的分析电弧的变化特性.     

弓网离线电弧辐射电场噪声研究

针对弓网离线电弧辐射电场噪声特性问题,利用弓网电弧电磁噪声实验平台开展了不同条件下的弓网离线实验,分析了弓网离线电弧电场噪声的幅频特性与接触压力和回路电流之间的作用关系.研究表明:弓网离线电弧辐射电磁噪声主要集中在30~500 MHz频段.随着接触压力的增大,弓网离线电弧辐射电磁噪声的幅值先减小后增大;随着回路电流的增大,电磁噪声幅值增大.     

弓网离线模拟试验平台的设计

受流问题是制约电气化铁路提速的瓶颈之一,而弓网离线电弧是高速列车受流的关键问题.为了全面的把握弓网离线状态,设计了弓网离线模拟试验平台.实现正弦周期内不同时刻离线及回合过程的电弧放电现象,并采用示波器和数据采集卡实现对离合瞬间电压、电流和光强等波形的同步记录,为弓网离线检测法和列车受流质量的研究及抑制电弧危害打下基础.     

井下直流电机车弓网电弧识别方法

为获得煤矿井下电机车运行过程中产生的直流弓网电弧的检测方法,开展了不同工况条件下的直流弓网电弧实验,对电流信号进行了混沌特性分析,通过相空间重构获得电弧电流混沌特性序列,使用流形学习降维实现混沌特性的可视化,利用降维后序列作为直流弓网电弧识别特征,并采用极限学习机对直流弓网电弧进行识别.结果表明:该方法能够有效识别直流电机车弓网电弧.     

弓网电弧电场噪声特性影响因素

为揭示工况参数对弓网电弧电场噪声特性的作用规律,利用自行研制的弓网电弧电磁噪声实验系统,采用单因素实验法,改变供电电压、回路电流、功率因数、运行速度、接触压力等实验条件,开展了91组弓网电弧辐射电场噪声实验.在30~60 MHz频段内,弓网电弧电场噪声幅值较大,高于背景噪声及其它频段电场噪声.31~44 MHz频带内的电场噪声超过限值,会严重影响调频收发信机的正常工作.提高供电电压,电场噪声的等效场强呈现增大趋势;列车感性负载越少,功率因数越接近1,则电场噪声越小.     

一种新的电弧炉电弧时域模型

由于电弧的非线性,炼钢电弧炉在生产过程中会产生大量的高次谐波,并导致供电网络的电压波动和闪变,为解决这一问题,建立了一个新的电弧炉电弧时域模型.新的电弧模型从电弧物理机理出发,选择电弧电导作为状态变量,用非线性微分方程描述,并且给出了模型参数的计算方法.通过调整模型中的参数,可以模拟电弧炉电气系统参数变化时的电弧特性.仿真结果表明,模型输出的电弧电压、电流与现场实测数据基本一致,验证了模型的正确性.     

低压串联电弧故障谐波含有率分析

参照国内现有研究成果与美国UL1699标准搭建串联电弧故障实验平台,采集电弧电流与电弧电压数据,根据FastICA分析所得的特征谐波,对分离所得独立分量与线路电流分别进行谐波含有率分析,对比电弧故障发生时的变化特性,总结出电弧故障发生时谐波含有率典型变化特征.研究结果表明：电弧发生时,FastICA分离之后独立分量的谐波含有率变化非常明显,而线路电流谐波含有率的增幅小很多,甚至在负载某些运行情况下,有些谐波含有率增幅为零.     

弓网回路电流间谐波特性的实验研究

为研究周期性波动载荷条件下弓网回路电流的间谐波特性,开展了大量的弓网系统受流实验,分析了静态接触压力、滑动速度、接触电流对回路电流间谐波特性的影响.接触电阻波动和离线电弧/火花是产生回路电流间谐波的主要原因.该间谐波主要分布在0~100 Hz,以特定的频率间隔、以基波50 Hz为中心左右对称分布.间谐波的频率间隔与静态接触压力、接触电流无关,随滑动速度的增加近似线性增加.间谐波幅值随静态接触压力的增加先减小后增大、随接触电流的增加而增大.对于深入研究弓网系统的受流特性具有借鉴意义.     

水下焊接参数相关性分析及其电弧稳定性研究

摘要： 在高压舱内进行了不同水深的水下湿法药芯焊丝焊接（FCAW）试验,以电弧电压差异系数的倒数作为衡量电弧稳定性的指标,分析了不同水深条件下电弧电压与焊接电流之间的相关性对电弧稳定性的影响,并从送丝 熔化系统的角度探讨了电压与电流的相关性对电弧稳定性的影响规律;利用二次函数拟合电弧稳定性指标与电弧电压之间的关系,得到最佳的电压与电流关系.结果表明：最佳的水下湿法FCAW的电压与电流关系曲线呈上升的变化特性,随着水深增加,FCAW需要更高的电弧电压;水下湿法FCAW的电弧稳定性取决于电压与电流的相关性,而并非简单地随着水深的增加而下降;水深对电弧稳定性的影响主要表现在电压与电流相关性的不同;随着水深增加,相同焊接电流所需的电弧电压相应地增大.     

发射光谱法测量城轨弓网电弧等离子体温度

通过设计弓网电弧光谱实验,模拟DC 1 500 V条件下的城轨弓网燃弧现象,利用光谱仪测量电弧光谱数据,选取电弧光谱中5条Cu I的分立线状特征谱线,采用玻尔兹曼图方法得到相同条件下6组电弧的平均温度为5 962.20 K,符合电弧等离子体的温度特征.文中研究方法及结论对城轨弓网电弧温度的在线监测具有一定的指导意义.     

PI控制的故障电弧电流还原装置设计

针对故障电弧保护电器动作特性测试的试验周期长、效率低等问题，设计了基于PI控制的电弧电流还原装置.通过搭建Multisim与LabVIEW联合仿真环境对电流还原装置的硬件电路进行仿真，以此验证方案的可行性.同时调试硬件装置进行试验验证，对比原始信号与还原信号的时域、频域特征参数和THD值作为电流还原度指标.试验结果表明，电弧电流还原整体还原度良好，该装置基于原始电弧故障数据给电弧故障检测算法和AFDD产品测试提供了更加真实和便利的测试条件.     

高速动车组车速对弓网离线电弧放电的影响

高速动车组列车运行时的车体振动使得受电弓和接触线之间产生电弧放电,从而产生电磁骚扰,研究由弓网离线电弧放电形成电磁骚扰的特征,为评估电磁骚扰对动车组安全的影响提供依据.本文针对动车组极高的运行速度与高速接触网系统振动方程导出弓网的离线概率、弓网接触力和接触线动态抬升量与速度的关系;建立了弓网电弧放电模型,对弓网电弧离线放电的电磁骚扰进行仿真;最后,分析了不同车速条件下,弓网离线电弧放电电磁骚扰发生的频率、大小的变化趋势.     

积分法确定城轨弓网电弧检测系统特征光波段

特征光波段的选择是否合理直接关乎日盲紫外法城轨弓网电弧检测系统检测结果的准确性.为了确定合理的检测特征波段,本文拟通过实验方法还原弓网电弧,搭建实验电路,模拟现场弓网电弧发生的过程,并利用光谱仪记录了6次电弧的完整光谱数据.实验结果表明,虽然每次发生电弧时受电弓碳滑板与接触线距离与接近速度的影响,但电弧光谱分布基本相似,产生波峰的位置也基本相同.在日盲区范围内,240～260 nm和275～285 nm波段分别出现明显波峰.应用积分法分别求取电弧全波段、日盲区波段及以上两波峰段的辐射强度相对值,结果表明,日盲区及两波峰段的辐射强度积分值均随电弧的减弱而线性降低.相比之下,275～285 nm波段的辐射强度积分值较240～260 nm在日盲区的占比稳定,因此确定275～285 nm波段为日盲紫外法城轨弓网电弧检测系统的最佳特征波段.     

浅水湿法和常压空气中焊接的电弧稳定性

由于水和压力对焊接过程的影响,浅水湿法焊接的电弧稳定性较差.为此,文中提出以焊接电弧电压差异系数的倒数作为衡量电弧稳定性的指标,利用高压舱水下焊接平台进行湿法焊接试验,通过采集不同焊接参数下湿法和空气中焊接的电压波形并计算焊接电压差异系数的倒数,定量研究了浅水湿法和常压空气中药芯焊丝焊接电弧的稳定性.结果表明,在所试验的焊接参数范围内,浅水湿法焊接的电弧稳定性与电流呈负相关,与电压呈正相关,故应选择最优的导电嘴至工件距离以使电弧稳定性最高;浅水湿法焊接的电弧稳定性随焊接速度的增大而减小,而常压空气中焊接基本不变;湿法焊接可采用的焊接电压和电流的工艺参数窗口更窄;焊接电流一定时,湿法焊接应比空气中焊接选用更高的电压,以提高焊接电弧的稳定性.     

旁路耦合电弧MIG焊数据采集系统的设计与实现

建立一套用于旁路耦合电弧MIG焊接的实验系统,运用LabVIEW编写旁路电弧MIG焊多路电流电压、电弧图像的采集程序,实现焊接电流、电压高速采集,实时显示及存储功能.根据采集得到的实验数据,分析在不同焊接旁路电流输出下,焊接电弧图像、电流电压同步采集过程中电流与电压数值关系及电弧形态.同步过程电流电压数值关系和电弧形态.研究结果表明,旁路电弧MIG焊接过程电流电压信号稳定,焊缝成型质量好,符合旁路耦合电弧理论关系.     

小电流真空电弧不稳定性及截流的试验研究

通过试验研究了小电流真空电弧不稳定时电弧电压、电弧电流的高频变化过程，观察到电弧不稳定过程中存在许多不成功截断，导致电弧电压和电弧电流波形上叠加高频分量。负载电容、触头并联电容和回路连线电感等对电弧电压、电弧电流的高频过程具有不同的影响；也影响真空开关的截流值。     

焊接电弧的电子模拟负载

通过分析焊接电弧动特性和绝缘栅双极晶体管(IGBT)特性，设计了焊接电弧电子模拟负载，提出了一种弧焊电源动特性测试的新的试验方法．该方法采用IGBT作为可变电阻来模拟实际焊接过程中电弧的动态变化，通过弧焊电源的动态电参数来进行综合评判，并对所设计的电子模拟负载进行了工艺实验研究．实验结果表明，采用IGBT可以作为电子模拟负载来模拟焊接电弧的电流、电压的动态变化．     

直流电弧加热炉谐波的小波降噪仿真分析

90 MW直流电弧的电流控制采用2台整流变压器控制,通过调节晶闸管桥触发角构成24 脉波整流电路.24脉波整流电路产生谐波以11,13,23和25次谐波为主,这些高频谐波对电弧加热炉的电流调节的有效性造成了很大的危害.采用多种小波阈值对90 MW直流电弧加热炉电系统谐波信号进行降噪,并从中选择了最优的降噪阈值,达到对信号的优化处理.仿真结果表明,该直流电弧系统谐波信号小波降噪的最优阈值为sqrt(2log(length(X)))阈值,降噪后可使信号中的谐波成分明显降低,保证了直流电弧系统的可靠运行.     

电弧对弓网系统接触线温度的影响

为研究电弧位置及能量对弓网系统接触线温度的影响,利用COMSOLMultiphysics软件建立了弓网系统摩擦副温度场仿真模型,通过实验验证了模型的有效性.利用弓网电弧实验数据对高速、强电流条件下的电弧能量进行预测,并将预测结果应用到温度场仿真计算.研究结果表明:电弧能量及位置不同,对接触面温升影响很大.电弧位置对温度的影响有时大于电弧能量对温度的影响.淋雨环境下电弧燃弧时间短,燃弧个数更多,导致接触线最高温度比无雨时大,对接触面侵蚀更严重.