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弓网接触电阻与最优压力载荷的实验研究

作 者: 康立乾
导 师: 陈忠华
学 校: 辽宁工程技术大学
专 业: 电机与电器
关键词: 弓网系统 滑动电接触 接触电阻 计算模型 滑板摩耗率 载流稳定系数 最优压力载荷 非劣解 遗传算法 高斯-牛顿迭代算法 BP 神经网络 粒子群优化算法 多目标优化
分类号: TM922.5
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 7次
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内容摘要


受电弓滑板与接触网导线之间的接触电阻特性直接影响弓网系统的载流性能。论文通过浸金属碳滑板与铜锡接触导线的对磨实验,研究了不同因素对接触电阻特性的影响。结果表明,受电弓滑板与接触网导线无载流静态接触时,接触电阻随着压力载荷的增大而减小;无载流滑动接触且压力载荷不变时,接触电阻随着滑动速度的增大而增大;强电流滑动接触且压力载荷和滑动速度不变时,接触电阻随着接触电流的增大而减小。针对压力载荷、滑动速度、接触电流对受电弓滑板与接触网导线之间接触电阻特性的影响建立了接触电阻的计算模型,通过改进的高斯-牛顿迭代算法对模型的待定参数进行了求解并证明了模型的有效性。弓网系统中受电弓滑板磨耗大及电力机车受流不稳定是制约我国电气化铁路向高速、重载、安全、稳定运行方向发展的一个关键问题,亟待采取有效的措施进行解决。受电弓滑板和接触网导线组成的载流摩擦副在高速滑动时其摩擦系数和电流是波动的,原因是粗糙的摩擦表面相互机械作用产生了振动所致。振动幅度大,则载流性能变差,同时机械磨损和电气磨损都会加大,而振动大小与压力载荷和接触面状态是直接相关的。所以,确定最优压力载荷需要从最佳摩擦学性能(滑板磨耗率最小)和最佳载流性能(载流稳定系数最小)二方面来综合考虑。论文通过浸金属碳滑板与铜导线的对磨实验,研究了在特定的滑动速度和接触电流条件下,压力载荷对表征受电弓滑板磨耗快慢的滑板磨耗率及表征电力机车载流稳定性能的载流稳定系数的影响规律。实验结果表明,表征滑板磨损快慢的滑板磨耗率随压力载荷增大呈现出先减小后增大的“U”型变化趋势,而表征载流稳定性的载流稳定系数随压力载荷增大而逐渐减小,选择合适的压力载荷可使滑板磨耗和载流稳定性均达到相对最佳。因此,在不同实验条件下得到的大量实验数据的基础上建立了以压力载荷、接触电流和滑动速度为输入量,以滑板磨耗率、载流稳定系数为输出量的BP神经网络非线性模型,并在特定的接触电流和滑动速度条件下,采用基于粒子群算法的多目标优化方法,确定了滑板磨耗率最低、载流稳定系数最小的最佳压力载荷对应的非劣解

全文目录


致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-12
1 绪论  12-17
  1.1 课题研究的背景及意义  12-13
  1.2 国内外研究概况  13-15
  1.3 论文的主要工作  15-16
  1.4 本章小结  16-17
2 电接触理论及其在弓网系统中的应用  17-29
  2.1 电接触理论概述  17-19
    2.1.1 电接触理论的研究目的和意义  17-18
    2.1.2 电接触学科的形成与发展  18-19
    2.1.3 电接触的基本概念  19
  2.2 弓网系统概述  19-21
  2.3 弓网系统滑动电接触理论概述  21-23
  2.4 弓网系统中的滑动电接触理论应用  23-27
    2.4.1 接触电阻  23-25
    2.4.2 机械和强电流耦合作用下的摩擦磨损  25-27
  2.5 本章小结  27-29
3 实验设备及实验方案  29-38
  3.1 高性能滑动电接触实验机性能简介  29-30
  3.2 滑板及接触导线材料  30-32
  3.3 接触电阻测量方案  32-36
  3.4 滑板磨耗率测量方案  36-37
    3.4.1 参数定义  36
    3.4.2 实验方案  36-37
  3.5 本章小结  37-38
4 受电弓滑板与接触网导线接触电阻计算模型研究  38-53
  4.1 遗传算法  38-40
    4.1.1 基本原理  38-39
    4.1.2 算法流程  39
    4.1.3 遗传算法设计  39-40
  4.2 高斯-牛顿迭代算法  40-41
  4.3 接触电阻的实验现象及模型建立  41-50
    4.3.1 接触电阻实验波形分析  41-42
    4.3.2 压力载荷对接触电阻的影响  42-44
    4.3.3 滑动速度对接触电阻的影响  44-46
    4.3.4 接触电流对接触电阻的影响  46-48
    4.3.5 模型参数的确定  48-50
  4.4 接触电阻计算模型评估和验证  50-52
    4.4.1 学生化残差分析  50
    4.4.2 失拟分析  50-51
    4.4.3 实验验证  51-52
  4.5 本章小结  52-53
5 强电流滑动电接触下的最优压力载荷研究  53-63
  5.1 BP 神经网络  53-54
  5.2 基于粒子群优化算法多目标优化方法  54-58
    5.2.1 原理性分析  54-55
    5.2.2 算法提出及算法流程  55-58
  5.3 实验数据及分析  58-60
  5.4 BP 神经网络模型  60-61
  5.5 最优压力载荷的确定  61
  5.6 本章小结  61-63
结论  63-64
参考文献  64-67
作者简历  67-68
学位论文数据集  68-69

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气化、电能应用 > 电力牵引 > 接触网
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