CN203117091U - 电弧烧蚀磨损机理试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电弧烧蚀磨损机理试验装置，包括试验机和试验电源以及数据采集系统、试验机控制系统、数控修整系统；所述试验机包括变频电机（1）、轴承（2）、机架（3）、绝缘环（4）、接触线（5）、转动盘（6）、水印器皿（7）、受电弓滑板（8）、滑板绝缘座（9）、径向直线滚动导轨（10）、电动缸（11）、电动缸托架（12）、垂直直线滚动导轨（13）、曲柄连杆机构（14）、底座（15）、力传感器（16）。可以主动控制法向力的大小；可以输入滑动振动信号以便研究振动引起的电弧放电现象；能完成各种实验的电流、电压、速度、接触面温度、法向加载力、摩擦力等数据的高速采集与处理。

Description

电弧烧蚀磨损机理试验装置

技术领域

本实用新型涉及一种电弧烧蚀磨损机理试验装置，涉及高速铁路受电弓滑板与接触线的滑动摩擦实验设备技术领域。

背景技术

世界各国的高速铁路无一例外地采用受电弓滑板与接触线的滑动摩擦这种方式将高速列车运行所需的电能从地面传输到飞驰的列车上。我国高速铁路速度级为300~350km/h的8节短编组动车组的总功率已经达到7200~8800kW，该动车组通常使用单弓受流，每个受电弓有2根滑板，就是靠着这2根滑板与接触线的滑动摩擦，将电压25~27kV电流200~400A功率7200~ 8800kW的交流电源传输到移动的高速列车（动车）上。高速列车的受电弓—接触网（简称弓网）摩擦副传递着大电流，同时还承受着高速滑动摩擦、离线高电压、接触网线上硬点撞击等一系列物理和化学作用，因此高速列车受电弓滑板和接触线的异常磨损是高速弓网系统最常见的问题之一。造成高速列车受电弓滑板材料异常磨损的原因主要是在高速大电流通过条件下弓网的电弧放电十分显著，电弧烧蚀是滑板材料异常磨损的最主要原因。

但现时对弓网电弧的试验研究还不多，影响了对高速弓网磨损机理的认识。要进行高速弓网电弧产生机理的研究，就需要有一套相应的试验设备。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种电弧烧蚀磨损机理试验装置。

一种电弧烧蚀磨损机理试验装置，包括试验机和试验电源以及数据采集系统、试验机控制系统、数控修整系统；所述试验机包括变频电机（1）、轴承（2）、机架（3）、绝缘环（4）、接触线（5）、转动盘（6）、水印器皿（7）、受电弓滑板（8）、滑板绝缘座（9）、径向直线滚动导轨（10）、电动缸（11）、电动缸托架（12）、垂直直线滚动导轨（13）、曲柄连杆机构（14）、底座（15）、力传感器（16）；变频电机（1）经过轴承（2）带动转动盘（6）转动；在转动盘（6）外周镶嵌试验用的接触线（5）；在转动盘（6）与变频电机（1）转动轴之间用绝缘环实现电气隔离，受电弓滑板（8）安装在用绝缘材料制成的滑板绝缘座（9）上；在滑板绝缘座（9）与径向直线滚动导轨（10）之间设置力传感器（16），用来测量电动缸（11）施加在受电弓滑板（8）上的法向力。

所述的电弧烧蚀磨损机理试验装置，还设置了曲柄连杆机构（14），曲柄连杆机构（14）驱动电动缸托架（12）在竖直方向沿垂直直线滚动导轨（13）作直线往复运动，实现受电弓滑板（8）的竖直往复运动。

所述的电弧烧蚀磨损机理试验装置，电源回路由变压器组、负载电阻、水银、转动盘、接触线、滑板、变压器组串联而成，水银存放在水银器皿（7）中，用于实现旋转的接触线与静止的负载电阻之间的电路连接。

本实用新型的有益效果为：

（1）可以主动控制法向力的大小；

（2）可以输入滑动振动信号以便研究振动引起的电弧放电现象；

（3）能完成各种实验的电流、电压、速度、接触面温度、法向加载力、摩擦力等数据的高速采集与处理。

附图说明

图1为本实用新型电弧烧蚀磨损机理试验装置结构示意图；

1变频电机，2轴承，3机架，4绝缘环，5接触线，6转动盘，7水印器皿，8受电弓滑板，9滑板绝缘座，10径向直线滚动导轨，11电动缸，12电动缸托架，13垂直直线滚动导轨，14曲柄连杆机构，15底座，16力传感器；

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，该试验装置包括试验机和试验电源以及数据采集系统、试验机控制系统、数控修整系统（图中未示出），试验机包括变频电机1、轴承2、机架3、绝缘环4、接触线5、转动盘6、水印器皿7、受电弓滑板8、滑板绝缘座9、径向直线滚动导轨10、电动缸11、电动缸托架12、垂直直线滚动导轨13、曲柄连杆机构14、底座15、力传感器16。

AC380V的变频电机1经过轴承2带动转动盘6转动，转动盘6直径Ф1100mm，为精确控制转动盘6转速，采用变频电动机，速度由变频器连续控制。在转动盘6外周镶嵌试验用的接触线5（为实际接触网系统使用的铜或铜合金接触线），1:1模拟各种速度下电力机车的取电，试验机工作线速度V=0～400km/h。为了形成电流回路，在转动盘6与变频电机1转动轴之间用绝缘环实现电气隔离，受电弓滑板8安装在用绝缘材料制成的滑板绝缘座9上从而使受电弓滑板8与径向直线滚动导轨10之间实现电气隔离。在滑板绝缘座9与径向直线滚动导轨10之间设置力传感器16，用来测量电动缸11施加在受电弓滑板8上的法向力，并由试验机控制系统实现法向力的伺服控制。法向力的大小通过电动缸11来调节，模拟电力机车受电弓滑板8与接触线5之间的接触法向力，该法向力变化范围F_N=0～500N。

本试验机设置了曲柄连杆机构14，曲柄连杆机构14驱动电动缸托架12在竖直方向沿垂直直线滚动导轨13作直线往复运动，进而实现受电弓滑板8的竖直往复运动，以便模拟电力机车受电弓滑板8与接触线5在水平面的Z字形（拉出值）滑动，往复运动频率f=0.3～3Hz，往复运动幅值A=30~60mm。曲柄连杆机构14由变频电机驱动，可以实现受电弓滑板8稳定的往复运动。

试验电源包括直流试验电源和交流试验电源，直流试验电源分两组输出：高压750~1500V时，直流输出电流≤100A；低压0~180V时，直流输出电流≤800A。交流试验电源输出电压由500V，1000V和3000V三档构成。试验电源的最大功率为150kW，最大能提供I=800A的直流或交流电流。电源回路由变压器组—负载电阻—水银—转动盘—接触线—滑板—变压器组串联而成，水银存放在水银器皿7里，用于实现旋转的接触线与静止的负载电阻之间的电路连接。滑板绝缘座9由绝缘材料制成，在转动盘和变频驱动电机轴系之间设置了绝缘环4，用来保证实现上述的电源回路。

数控修整系统用于对接触线的摩擦表面轮廓进行修整。试验所采用的数据采集系统为四川拓普测控科技有限公司生产的TopView2000数据采集与处理系统，其最高采样频率为200kHz，共有8个并行采集通道，能完成各种实验的电流、电压、速度、接触面温度、法向加载力、摩擦力等数据的高速采集与处理。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种电弧烧蚀磨损机理试验装置，其特征在于，包括试验机和试验电源以及数据采集系统、试验机控制系统、数控修整系统；所述试验机包括变频电机（1）、轴承（2）、机架（3）、绝缘环（4）、接触线（5）、转动盘（6）、水印器皿（7）、受电弓滑板（8）、滑板绝缘座（9）、径向直线滚动导轨（10）、电动缸（11）、电动缸托架（12）、垂直直线滚动导轨（13）、曲柄连杆机构（14）、底座（15）、力传感器（16）；变频电机（1）经过轴承（2）带动转动盘（6）转动；在转动盘（6）外周镶嵌试验用的接触线（5）；在转动盘（6）与变频电机（1）转动轴之间用绝缘环实现电气隔离，受电弓滑板（8）安装在用绝缘材料制成的滑板绝缘座（9）上；在滑板绝缘座（9）与径向直线滚动导轨（10）之间设置力传感器（16），用来测量电动缸（11）施加在受电弓滑板（8）上的法向力。

2.根据权利要求1所述的电弧烧蚀磨损机理试验装置，其特征在于，还设置了曲柄连杆机构（14），曲柄连杆机构（14）驱动电动缸托架（12）在竖直方向沿垂直直线滚动导轨（13）作直线往复运动，实现受电弓滑板（8）的竖直往复运动。

3.根据权利要求1所述的电弧烧蚀磨损机理试验装置，其特征在于，电源回路由变压器组、负载电阻、水银、转动盘、接触线、滑板、变压器组串联而成，水银存放在水银器皿（7）中，用于实现旋转的接触线与静止的负载电阻之间的电路连接。

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