CN107966628B - 一种犁带滚动三相供电实验系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种犁带滚动三相供电实验系统，属于牵引供电实验技术领域。由两侧设置轴向环槽的绝缘轮辋和一侧的环槽底部设有的环状供电轨、另一侧环槽底部设有的环状回流轨共同构成轮式接触带；受电犁由呈“L”型结构且相对布置的集电杆和回流杆构成，其首端分别与横梁铰接；集电杆、回流杆的末端与环状供电轨、环状回流轨接触；三相调压器以及其次边第一相经第一集电杆和轮式接触带的环状供电轨到第二集电杆再到三相调速系统输入端的第一端子、其次边第二相经第一回流杆和轮式接触带的环状回流轨到第二受电犁的第二回流杆再到三相调速系统输入端的第二端子、其次边第三相到三相调速系统输入端的第三端子，构成三相供电通路向三相电机供电。

Description

一种犁带滚动三相供电实验系统

技术领域

本发明涉及干线铁路与城市轨道牵引供电实验技术领域。

背景技术

现行干线铁路的牵引网采用架空接触网+钢轨形式，地铁、轻轨等城市轨道牵引网采用架空接触网+钢轨形式或接触轨(接触轨)+钢轨形式，两者都利用钢轨作为牵引电流的回流轨，由于技术或经济上的诸多因素制约，钢轨不完全绝缘于大地，因此，牵引电流将经钢轨向大地泄露、扩散，形成杂散电流，也称迷流。特别是城市轨道牵引供电采用直流制，它产生的杂散电流对道床钢筋结构、隧道内钢筋结构和沿线的金属管线等设施都将产生电化学腐蚀，从而影响这些构筑物和金属设施的安全和使用寿命。对此，采取了排流保护、钢轨降阻、杂散电流收集和管道外涂等杂散电流腐蚀防护措施，有较大的资金投入，但仍不能从根本上消除杂散电流及其长期腐蚀影响。干线交流电气化铁路采用AT、BT等供电方式来吸上迷流，但都无法根除。同时，钢轨回流对地面产生的电位差将形成跨步电压，有可能威胁人身安全，也需要采取必要的防范措施。

另外，架空接触网+钢轨形式或接触轨+钢轨形式都需要占有较大的专用空间，例如在隧道内需要增大隧道断面，进而增加施工难度和成本。

接触网分为柔性接触网和刚性接触网。干线铁路多采用受电弓与柔性接触网集电方式，城市轨道除了采用受电弓与柔性接触网集电方式外，还采用受电弓与刚性接触网集电方式，此外，还有受电靴与接触轨接触集电方式。这种受电弓与接触网或受电靴与接触轨的接触集电方式也称为单极集电方式，而另一极的集电是通过装有接地装置的列车轮对与钢轨滚动接触完成的。柔性接触网与受电弓系统属于柔性系统，接触轨与受电靴或刚性接触网与受电弓系统则是刚性系统。柔性系统通常除了承受受电弓的接触力，还要承受很大的张力，而刚性系统只承受接触力，几乎不承受张力。相比柔性系统，刚性系统具有结构简单、载流量大、可靠耐用等显著优点，但因结构形式、悬挂方式、跨距长短及与受电弓(受电靴)的动力性能匹配问题没有很好解决，同时，列车在运行中产生的移动会通过受电弓或受电靴直接传递到接触网或接触轨，影响受电弓与接触网或受电靴与接触轨的接触集电性能，这些因素的影响在高速运行时尤为显著，从而严重制约了刚性系统优势的良好发挥，除了奥地利采用刚性悬挂的干线铁路运行速度达230km/h、试验速度达到了302km/h之外,其他尚无高速铁路使用刚性系统的实例。

另外，现行干线铁路和城市轨道所用接触网或接触轨都属于悬挂安装，电路上等效于架空线，而受电弓与接触网或受电靴与接触轨的接触集电方式都属于单极集电方式。

申请人曾经提出了“一种轨道交通供电构造(申请号：201610213944.6)”，其供电轨及回流轨也属于刚性系统，但供电轨和回流轨(电路上的供电线)不再悬挂安装而是沿绝缘底座固定安装，电路上等效于电缆，且动力性能不再受原来的结构和跨距制约，为优良接触集电提供了保证。在此申请基础上，申请人又进一步提出了一种双极接触集电构造(一种列车集电装置2016211068036)，它能化解列车在运行中产生的横向震动和上下震动对集电系统的不良影响，保持自身良好接触性能，使刚性系统的优势得到更好发挥，更适于高速铁路运用。显然，据此建立试验线不仅需要巨大投资，而且需要多长的试验线也是一个难题。

本申请研究一种接触带供电和受电犁双极集电的实验系统，以期克服如上缺陷，实现高速供电和集电十分必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种犁带滚动三相供电实验系统，它能有效地解决模拟接触带供电与受电犁集电方式的工作状态与接触性能问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种犁带滚动三相供电实验系统，包括三相调压器、三相开关、三相电机、三相调速系统；三相电机的传动轴与轮毂同轴固定，轮毂的外缘设有轮式接触带，它由两侧设置轴向环槽的绝缘轮辋和一侧环槽底部设置的环状供电轨，另一侧环槽底部设置环状回流轨共同构成；第一受电犁的第一集电杆和第一回流杆(8)均呈“L”型结构，相对布置，其首端分别与横梁铰接；第一集电杆和第一回流杆的中部设有两端为绝缘材料的弹簧；三相调压器原边设三相开关，次边第一相连接到第一集电杆的首端，第二相连接到第一回流杆的首端，第三相直接连接到三相调速系统输入端第三端子；第一集电杆的末端与环状供电轨接触，第一回流杆的末端与环状回流轨接触；与第一受电犁结构相同的第二受电犁的第二集电杆末端和第二回流杆末端分别与环状供电轨和环状回流轨接触；第二受电犁的第二集电杆首端和第二回流杆首端分别连接三相调速系统输入端的第一端子和第二端子；三相开关、三相调压器以及其次边第一相经第一受电犁的第一集电杆和轮式接触带的环状供电轨到第二受电犁的第二集电杆再到三相调速系统输入端的第一端子、其次边第二相经第一回流杆和轮式接触带的环状回流轨到第二受电犁的第二回流杆再到三相调速系统输入端的第二端子、其次边第三相到三相调速系统输入端的第三端子，构成三相供电通路；三相调速系统的输出端连接三相电机，向三相电机供电。

所述绝缘轮辋轴向截面呈“工”字形，其“工”字形腰部的一侧环槽底部敷设环状供电轨，另一侧环槽底部敷设环状回流轨。

所述第一受电犁受电犁包括由与横梁铰接的第一集电杆、第一回流杆以及它们中部连接的弹簧构成。

所述第二受电犁包括由与横梁铰接的第二集电杆和第二回流杆以及它们中部连接的弹簧构成。

所述横梁为绝缘体，通过螺栓连接与支架固定；所述横梁可以沿传动轴的轴向调整第一受电犁的第一集电杆和第一回流杆首端的位置,用以模拟列车左右范围的震动。

所述三相电机的传动轴带动所述轮毂和轮式接触带一起转动。

所述三相调速系统带有测控装置，测控装置控制并检测所述三相电机的启停和运行状态。

所述绝缘轮辋具有一定的强度，即一定的刚性和塑性，通常选用玻璃钢为宜。

所述三相电机亦可拖动另一台三相电机发电，并将电能反馈到三相开关处，用以模拟大功率接触受流性能。

本发明的工作原理是：按照水平接触带的功能做成轮式接触带，包括绝缘轮辋和环状供电轨、环状回流轨；轮式接触带的绝缘轮辋安装在轮毂的外缘，绝缘轮辋两侧的环槽分别安装环状供电轨和环状回流轨；受电犁由集电杆、回流杆、弹簧构成，集电杆、回流杆的首端安装在横梁上，末端分别与环状供电轨、环状回流轨接触；通过轮式接触带转动与固定的受电犁接触摩擦受电，来模拟安装在两条轨道之间道床上的水平接触带与装在列车动力转向架端头中部的受电犁的滑动摩擦取电情形；调速系统控制三相电机的起、停、调速，用以模拟不同工况下接触带与受电犁的接触状态；横梁可以沿传动轴的轴向调整第一受电犁的位置,用以模拟列车左右范围的震动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明可以模拟采用接触带供电与受电犁双极集电方式的工作状态与接触性能。

2、本发明可以进行更高速的试验。

3、本发明技术先进、可靠，易于实施。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是本发明实施例的电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述。

图1示出，本发明的一种具体实施方式为：一种犁带滚动三相供电实验系统，三相电机1的传动轴2与轮毂3同轴固定，轮毂3的外缘设有轮式接触带；轮式接触带包括绝缘轮辋4和环状供电轨5及环状回流轨6；绝缘轮辋4两侧设有轴向环槽，其一侧的环槽底部设有环状供电轨5、另一侧环槽底部设有环状回流轨6，它们共同构成轮式接触带；第一集电杆7和第一回流杆8均呈“L”型结构，相对布置，其首端分别与横梁9铰接，第一集电杆7和第一回流杆8的中部设有两端为绝缘材料的弹簧16，它们共同构成第一受电犁；第一集电杆7的末端与环状供电轨5接触，第一回流杆8的末端与环状回流轨6接触；与第一受电犁结构相同的第二受电犁的第二集电杆12末端和第二回流杆13末端分别与环状供电轨5和环状回流轨6接触。

所述绝缘轮辋4轴向截面呈“工”字形，其“工”字形腰部的一侧环槽敷设环状供电轨5，另一侧环槽敷设环状回流轨6。

所述绝缘轮辋4具有一定的强度，即一定的刚性和塑性，通常选用玻璃钢为宜。

所述横梁9为绝缘体，通过螺栓连接与支架15固定；横梁9可以沿传动轴2的轴向调整受电犁集电杆和回流杆首端的位置,用以模拟列车左右范围的震动。

所述第二受电犁与所述第一受电犁的机械构造相同。

所述三相电机的传动轴带动所述轮毂和轮式接触带一起转动。

所述三相电机亦可拖动另一台三相电机发电，并将电能反馈到三相开关处，用以模拟大功率接触受流性能。

图2是本发明实施例的电路示意图。三相开关11、三相调压器10以及其次边第一相经第一受电犁的第一集电杆7和轮式接触带的环状供电轨5到第二受电犁的第二集电杆12再到三相调速系统14输入端的第一端子、其次边第二相经第一回流杆8和轮式接触带的环状回流轨6到第二受电犁的第二回流杆13再到三相调速系统14输入端的第二端子、其次边第三相到三相调速系统14输入端的第三端子，构成三相供电通路；三相调速系统(14)的输出端连接三相电机1，向三相电机1供电。

所述三相调速系统14带有测控装置，测控装置控制并检测三相电机的启停和运行状态。

Claims (2)

1.一种犁带滚动三相供电实验系统，包括三相调压器、三相开关、三相电机、三相调速系统，其特征在于：三相电机（1）的传动轴（2）与轮毂（3）同轴固定，轮毂（3）的外缘设有轮式接触带，它由两侧设置轴向环槽的绝缘轮辋（4）和一侧环槽底部设置的环状供电轨（5），另一侧环槽底部设置环状回流轨（6）共同构成；第一受电犁的第一集电杆（7）和第一回流杆（8）均呈“L”型结构，相对布置，其首端分别与横梁（9）铰接；第一集电杆（7）和第一回流杆（8）的中部设有两端为绝缘材料的弹簧（16）；三相调压器（10）原边设三相开关（11），次边第一相连接到第一集电杆（7）的首端，第二相连接到第一回流杆（8）的首端，第三相直接连接到三相调速系统（14）输入端第三端子；第一集电杆（7）的末端与环状供电轨（5）接触，第一回流杆（8）的末端与环状回流轨（6）接触；与第一受电犁结构相同的第二受电犁的第二集电杆（12）末端和第二回流杆（13）末端分别与环状供电轨（5）和环状回流轨（6）接触；第二受电犁的第二集电杆（12）首端和第二回流杆（13）首端分别连接三相调速系统（14）输入端的第一端子和第二端子；三相开关（11）、三相调压器（10）以及其次边第一相经第一受电犁的第一集电杆（7）和轮式接触带的环状供电轨（5）到第二受电犁的第二集电杆（12）再到三相调速系统（14）输入端的第一端子、其次边第二相经第一回流杆（8）和轮式接触带的环状回流轨（6）到第二受电犁的第二回流杆（13）再到三相调速系统（14）输入端的第二端子、其次边第三相到三相调速系统（14）输入端的第三端子，构成三相供电通路；三相调速系统（14）的输出端连接三相电机（1），向三相电机（1）供电；所述绝缘轮辋（4）轴向截面呈“工”字形，其“工”字形腰部的一侧环槽底部敷设环状供电轨（5），另一侧环槽底部敷设环状回流轨（6）；所述第一受电犁由与横梁（9）铰接的第一集电杆（7）、第一回流杆（8）以及它们中部连接的弹簧（16）构成；所述第二受电犁由与横梁（9）铰接的第二集电杆（12）和第二回流杆（13）以及它们中部连接的弹簧（16）构成。

2.根据权利要求1所述的一种犁带滚动三相供电实验系统，其特征在于: 所述横梁（9）为绝缘体，通过螺栓连接与支架（15）固定。