电力机车新技术论文范文

高强高导材料在机械、航空航天等行业有着极为广泛的用途,如电力机车受电弓、电磁发射装置轨道材料、电刷等,它们要求材料不仅具有高导电性,而且要具有较高的耐磨性。由于纯铜是传统的高导电材料,但其强度低耐热性差,大大限制了其应用范围。本文采用内氧化结合热挤压的方法制备出了高导电高耐磨性的Cu-La2O3复合材料,采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射分析仪(XRD)等微观手段,系统研究了载荷、滑动速度和电流等对Cu-La2O3复合材料摩擦磨损行为的影响,揭示了摩擦副的磨损机制,为高性能耐磨铜基复合材料的应用提供理论与实验依据。通过对不同La2O3含量的复合材料性能测试,系统研究了压制压力、烧结温度和增强体含量对材料物理性能和力学性能的影响。研究结果表明Cu-3wt%La2O3复合材料的硬度和导电率在900℃时达到峰值;当温度进一步升高时,由于烧结体内颗粒长大,使材料性能下降。随La2O3含量的增加,复合材料的硬度和拉伸强度升高,而导电率降低,当La2O3质量含量超过1%时,导电率低于80%IACS。对不同电流、载荷和速度条件下复合材料的摩擦磨损行为进行了研究。载流条件下,磨损率均随载荷的增加出现先降低而后增加的“U”型变化趋势。随着滑动速度的增加,最佳载荷相应的降低,此现象未见文献报道。电流、速度、载荷和距离等的综合作用使基体材料软化,磨损损失增大。Cu-La2O3复合材料在低载荷,高滑动速度和电流条件下的磨损形貌以电弧烧蚀、液滴飞溅和塑性变形为主要特征。在摩擦热、焦耳热及电弧热的共同作用下接触区内的接触点熔融甚至蒸发,并在摩擦副之间发生材料转移。磨损过程为氧化磨损、磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损和电弧烧蚀等多种磨损机制共同作用的结果。研究了Cu-La2O3复合材料的高速摩擦磨损行为。结果表明:随着La2O3含量的增加,复合材料的磨损率降低。La2O3的加入不仅提高了复合材料的耐磨性,而且延缓了严重磨损的发生。在复合材料的轻微磨损阶段,机械混合层的形成与部分破裂导致的氧化磨损和磨粒磨损为主要的磨损机制;在严重磨损阶段,剥层磨损和粘着磨损成为主要的磨损机制,复合材料磨损表面具有划痕、塑性变形、粘着等主要特征。磨损过程包括材料转移、亚表层塑性变形及磨屑与磨损表面的机械混合等。研究了机械混合层对复合材料摩擦磨损行为的影响。结果发现:机械混合层的形成率和断裂率决定了复合材料的磨损行为,它存在于整个的轻微磨损阶段。随着载荷的增加,机械混合层的硬度和厚度均增大。不同La2O3含量的复合材料其磨损率发生突变的临界载荷随着机械混合层厚度的增加而增大,但随机械混合层硬度增大而减小,硬度大而薄的机械混合层具有大的转变载荷。研究了真空及低温条件下Cu-La2O3复合材料的摩擦磨损行为。随着滑动距离的增加,首先摩擦系数急剧升高出现摩擦系数的最高值,而后降低并在一定的范围内波动。随着载荷的增加,不同滑动速度下的磨损率均呈现出增加的趋势。当超过一定的滑动速度时,磨损率将发生突变,且随载荷的增加,发生突变所对应的速度减小。Cu-La2O3复合材料在真空中的磨损机制主要为粘着磨损。复合材料磨损表面具有犁沟、塑性变形和粘着等特征。轴承钢上存在大量的粘着转移物,形成明显的材料转移层,在真空磨损过程中,复合材料与转移层之间存在材料间的相互转移。

培养目标：1、有较扎实的自然科学基础、较好的人文、艺术和社会科学基础及正确的运用本国语言、文字的表达能力。2、较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识，主要包括工程力学、电工电子技术、计算机应用技术、机械工程材料、机械设计、机械制造工艺、自动化、测试技术、市场经济及企业管理等基础知识。3、具有本专业必需的制图、计算、试验、测试、计算机应用、文献检索和基本工艺操作等基本技能。4、具有车辆工程领域必要的专业知识，了解其科学前沿及发展趋势。5、具有初步的科学研究、科技开发及组织管理能力等。车辆工程专业简介车辆工程专业以汽车底盘、车身、电气设备的设计、制造、试验研究为主要内容，包括：汽车总体论证、设计、分析与试验；汽车主要零部件的设计、分析与试验；汽车车身结构和车身造型的设计与研究；汽车电器、电子与信息技术。汽车制造工艺；新能源汽车技术；培养掌握传统汽车和新能源汽车总体、主要零部件、电控及信息、电传动等现代汽车技术，为汽车工业培养汽车产品设计、制造、运用、研究和检测及试验等方向的、工程实践能力和创新能力强的拔尖创新型技术人才。

其实论文百度中搜索一下，也是有范文的，你可以自己找一下，没有必要等别人发给你。自己试试吧，还节省时间 KJKlrrcTmskmQh

电气化铁道电能质量综合控制研究 摘要:作为典型的非平衡负载,电气化铁道的牵引负载给公共电网带来的谐波、负序和无功等电能质量问题不 容忽视。静止无功补偿装置(SVC)是一种减小甚至消除无功、谐波以及其他电能质量问题的有效方法。以静止 无功补偿器(SVC)为基础,对电气化铁道的电能质量问题的综合控制进行研究。 关键词:电气化铁道;电网;电能质量;综合控制 1 前言 中国的电气化铁道总里程已经突破2·4万公里, 跃居世界第二。电气化铁道具有运载能力强、行车速 度快、节约能源、对环境污染小等优点,在现代国民经 济发展中起着举足轻重的作用。 但是,由于电气化铁道牵引负载所具有的随即波 动性和不对称性,其给公共电网带来的诸如负序电流、 谐波以及无功功率等电能质量问题也引起了极大的关 注。研究如何利用有效手段治理电气化铁道牵引负载 所带来的一系列电能质量问题,确保电网中其他电力 设备的安全经济运行具有重大意义。 2 电气化铁道牵引供电系统 2·1 概述 我国的动力供电电网电压一般为110kV或者 220kV,通过牵引变压器转换为27·5kV作为牵引动力 机车的供电。现在普遍流行的牵引变压器种类主要有 单相牵引变压器、Y-D11牵引变压器、阻抗匹配牵引 变压器、Scott变压器等。我国电气化铁道采用工频交 流50Hz三相供电单相用电,其负荷牵引电力机车的 功率大,速度、负载状况变化频繁,且具有不对称的特 性,导致牵引电网具有功率因数低、谐波含量高、负序 电流大等特点,不但自身损耗大,而且对公共电网及铁 路沿线的其他电力设备也带来严重危害,必须采取有 效措施加以治理[1]。 2·2 单相变压器牵引供电网 采用单相牵引变压器的牵引供电系统拓扑结构如 图1所示[2]。 单相接线牵引网采用单相变压器供电,供电方式 又分为单相接线方式和V-V接线方式。单相接线牵 引变压器的原边跨接于三相电力系统中的两相;副边 一端与牵引侧母线连接,另一端与轨道及接地网连接。 牵引变压器的容量利用率高,但其在电力系统中单相 牵引负荷产生的负序电流较大,对接触网的供电不能 实现双边供电。所以,这种结线只适用于电力系统容 量较大,电力网比较发达,三相负荷用电能够可靠地由 地方电网得到供应的场合。另外,单相牵引变压器要 按全绝缘设计制造。而单相V-V接线将两台单相变 压器以V的方式联于三相电力系统每一个牵引变电 所都可以实现由三相系统的两相线电压供电。两变压 器次边绕组,各取一端联至牵引变电所两相母线上。 而它们的另一端则以联成公共端的方式接至钢轨引回 的回流线。这时,两臂电压相位差60°接线,电流的不 对称度有所减少。这种接线即通常所说的60°接线。 2·3 三相Y-D11变压器牵引供电网 采用三相Y-D11牵引变压器的牵引供电系统拓 扑结构如图2所示[2]。 三相Y-D11结线牵引变压器的高压侧通过引入 线按规定次序接到110kV或220kV,三相电力系统的高 压输电线上;变压器低压侧的一角c与轨道,接地网连 接,变压器另两个角a和b分别接到27·5kV的a相和b 相母线上。由两相牵引母线分别向两侧对应的供电臂 供电,两臂电压的相位差为60°,也是60°接线。因此,在 这两个相邻的接触网区段间采用了分相绝缘器。 3 SVC静止型动态无功补偿装置 3·1 SVC的发展 静止型动态无功补偿装置SVC是一种先进的高 压电网动态功率因数补偿装置。它通过提高功率因数 来节约大量的电能,同时又起到减少电网谐波、稳定电 压、改善电网质量(环境)的作用。20世纪70年代以 来,以晶闸管控制的电抗器(TCR)、晶闸管投切的电容 器(TSC)以及二者的混合装置(TCR+TSC)等主要形 式组成的静止无功补偿器(SVC)得到快速发展。SVC 可以看成是电纳值能调节的无功元件,它依靠电力电 子器件开关来实现无功调节。SVC作为系统补偿时可 以连续调节并与系统进行无功功率交换,同时还具有 较快的响应速度,它能够维持端电压恒定 3·2 SVC的工作原理及在电网中应用 TCR+TSC型SVC的基本拓扑结构见图3。它由 1台TCR、2台TSC以及2个无源滤波器组成,在实际 系统中,TSC及无源滤波的组数可根据需要设置。 TCR的工作原理是通过控制与相控电抗器连接 的反并联晶闸管对的移相触发脉冲来改变电抗器等效 电纳的大小,从而输出连续可变的无功功率。图3中 两个晶闸管分别按照单相半波交流开关运行,通过改 变控制角α可以改变电感中通过的电流。α的计量以 电压过零点为基准,α在90°~180°之间可部分导通, 导通角增大则电流基波分量减小,等价于用增大电抗 器的电抗来减小基波无功功率。导通角在90°~180° 之间连续调节时电流也从额定到0连续变化,TCR提 供的补偿电流中含有谐波分量[3]。 TSC的工作原理是根据负载感性无功功率的变化 通过反并联晶闸管对来切除或者投入电容器。这里, 晶闸管只是作为投切开关,而不像TCR中的晶闸管起 相控作用。在实际系统中,每个电容器组都要串联一 个阻尼电抗器,以降低非正常运行状态下产生的对晶 闸管的冲击电流值,同时避免与系统产生谐振。用晶 闸管投切电容器组时,通常选取系统电压峰值时或者 过零点时作为投切动作的必要条件。由于TSC中的 电容器只是在两个极端的电流值之间切换,因此它不 会产生谐波,但它对无功功率的补偿是阶跃的。 TCR和TSC组合后的运行原理为:当系统电压低 于设定的运行电压时,根据需要补偿的无功量投入适 当组数的电容器组,并略有一点正偏差(过补偿),此 时再利用TCR调节输出的感性无功功率来抵消这部 分过补偿容性无功;当系统电压高于设定电压时,则切 除所有电容器组,只留有TCR运行。 4 电网电能质量综合控制与治理 4·1 谐波抑止与无功补偿 利用SVC动态无功补偿装置对牵引供电系统的 谐波和无功进行综合治理的关键是SVC最大无功补 偿量的确定和滤波器支路的设计[3]。 SVC最大无功补偿量Qsvc应该和设计线路牵引负 荷的大小相适应,应该按电气化铁道牵引负荷的最大 有功需求以及补偿后对装设地点功率因数或在最大无 功冲击时的最大电压损耗的要求来确定,具体可以按 照式(1)、(2)来计算。 QSVC=(tanφ1-tanφ2)Pmax(1) 式中,φ1、φ2分别为补偿前后110kV电源测功率 因数角;Pmax为电铁负荷最大有功需求。 QSVC=Qfmax-ΔU%Xs(2) 式中,Qfmax为装设地点最大无功冲击;ΔU%为装 设地点最大电压损耗要求;Xs为系统阻抗。 要想达到理想的谐波抑止效果,必须综合考虑FC 滤波支路的设计,既要保证装置的安全运行,又要达到 预计的理想效果。在实际设计中,首先需要根据供电 臂中所含的谐波分量来确定FC滤波支路的组成。由 于在电力牵引负荷的谐波中, 3、5、7次谐波占了很大 的比重,所以FC滤波支路一般由3、5、7次单调谐滤 波器构成。 当最大无功补偿容量和滤波支路的组成确定后, 如何将需补无功容量合理分配到各滤波支路中,这是 非常重要的问题。如果各滤波支路的容量分配不合 理,一方面会使设备安装总容量偏大,另一方面有可能 因为某此滤波回路补偿功率偏小而发生过负荷,对设 备安全运行造成影响。 一些著名的电气公司采用的一些算法如下[6]: 如西门子公司的无功功率补偿按式(3)分配 Qc(h)=QSVCIh/h∑Ih/h(3) 式中,Qc(h)是第h次滤波支路分配的补偿容量;Ih 为供电臂第h次谐波电流。 BBC电气公司按照式(4)分配无功功率 Qc(h)=QSVC∑Ih(4) AEG电气公司则按照式(5)分配无功 Qc(3)∶Qc(5)∶Qc(11)∶Qc(13)=2∶2∶1∶1 (5) 式中,Qc(3)、Qc(5)、Qc(11)、Qc(13)分别为第3、5、11、 13次滤波支路分配的补偿容量。 4·2 负序电流补偿 牵引电力机车产生的大量负序电流给电网中其他 的电力设备的安全、经济运行带来极大影响。SVC静 止动态无功补偿装置在补偿负序和末端电压上有着相 当高的效率。工程应用上可以选择在电网系统和负荷 上都安装SVC[5]。 在电网系统端安装应用SVC来补偿负序电流的 原则是参照斯坦梅茨法则(Steinmetz′s laws)。不管采 用哪一种牵引变压器,负序补偿的实现分为如下两步: (1)电力因数修正。通过安装电容器件,使得每 相负荷都为电阻性。 (2)参照斯坦梅茨法则(Steinmetz′s laws),AB相 的电阻性负荷G,与BC相的电容性负荷G/ 3以及CA 相的电感性负荷G/ 3互相对称。 电流环路图和相位图分别如图4、5所示: 从图5可以明显看到线电流I·A,I·B,I·C是对称 且正序的,BC相和CA相之间的阻抗负载也可以做到 类似的对称,因此系统中的所有负序电流都可以被补 偿而消除。 现在问题的关键是如何随着牵引负荷的起伏动态 地控制补偿需要的电容和电感器组。急于数字信号处 理器(DSP)的固定电容(FC)和晶闸管控制的电抗器 (TCR)的组合得以广泛应用,如图6所示。得益于 DSP对数据信息的快速处理,补偿所需的电容和电感 参数可以被快速、精确计算得到。 5 结论与展望 本文提出的基于静止动态无功补偿装置(SVC)的 电气化铁道牵引电网电能质量综合控制与治理原理与 方案具有重要的工程意义。电气化铁道的电能质量是 一个突出且严峻的课题与难题,要求我们不断探求新 的综合补偿方法,来综合控制与治理影响电能质量的 无功、谐波、负序等因素,以提高电网电能质量,确保电 网安全、经济运行。 参考文献 [1] 李群湛电气化铁道并联综合补偿及其应用[M]北京:中国铁道 出版社, [2] TB/10009-2005铁路电力牵引供电设计规范[S] [3] 王兆安谐波抑止和无功功率补偿[M]北京:机械工业出版社, [4] 铁道部电气化工程局电气化勘测设计院电气化铁道设计手册牵 引供电系统[M]北京:中国铁道出版社, [5] 安鹏,张雷,刘玉田电气化铁道对电力系统安全运行的影响及对 策[J]山东电力技术, 2005, (4): 16- [6] 马千里动态无功补偿装置在牵引变电所的应用[J]电气化铁 道, 2008(4)

awrfwerfw3rw3rfewfsfsefsefe