電力機(jī)車(chē)發(fā)展史

1、電力機(jī)車(chē)-概況由牽引電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的機(jī)車(chē)。電力機(jī)車(chē)因?yàn)樗桦娔苡呻姎饣F路供電系統(tǒng)的接觸網(wǎng)或第三軌供運(yùn)行中的電力機(jī)車(chē) 給，所以是一種非自帶能源的機(jī)車(chē)。電力機(jī)車(chē)具有功率大、 過(guò)載能力強(qiáng)、牽引力大、速度快、整備作業(yè)時(shí)間短、維修量少、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低、便于實(shí)現(xiàn)多機(jī)牽引、能采用再生制動(dòng)以及節(jié)約能 量等優(yōu)點(diǎn)。使用電力機(jī)車(chē)牽引車(chē)列，可以提高列車(chē)運(yùn)行速度和承載重量，從而大幅度地提高鐵路的運(yùn)輸能力和通過(guò)能力。電力機(jī)車(chē)起動(dòng)加速快，爬坡能力強(qiáng)，工作不受?chē)?yán)寒的影響，運(yùn)行時(shí)沒(méi)有煤煙，所以在運(yùn)輸繁忙的鐵路干線和隧道多、坡度陡的山區(qū)線路上更能發(fā)揮優(yōu)越性。此外，電力旅客列車(chē)，可為客車(chē)空氣調(diào)節(jié)和電熱取暖提供便利條件。電力機(jī)車(chē)由于電

2、氣化鐵路基本建設(shè)投資大，所以應(yīng)用不如內(nèi)燃機(jī)車(chē)和蒸汽機(jī)車(chē)廣泛。電力機(jī)車(chē)沒(méi)有空氣污染，且善于保養(yǎng)，牽引列車(chē)速度可達(dá)幾百千米，所以高速列車(chē)都是電力機(jī)車(chē)牽引的。電力機(jī)車(chē)另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是能夠在短時(shí)間內(nèi)完成啟動(dòng)和制動(dòng)，這個(gè)性能比蒸汽機(jī)車(chē)和內(nèi)燃機(jī)車(chē)要優(yōu)秀很多。所以在世界范圍內(nèi)，正大力發(fā)展電氣化鐵路。在綠色環(huán)保的今天，電力機(jī)車(chē)的發(fā)展更加受到 重視。由于我國(guó)的電氣化鐵路較少， 所以會(huì)選擇把原本無(wú)電氣化的鐵路經(jīng)電氣化改造。電氣化改造后的鐵路速度將從100-120km/h提高到160-200km/h ,這樣不僅能縮短列車(chē)的運(yùn)輸時(shí)間，還能達(dá)到5000t以上的貨運(yùn)列車(chē)運(yùn)輸。如今，走向“高鐵時(shí)代”的中國(guó)，正大力發(fā) 展電氣化

3、鐵路。電力機(jī)車(chē)-歷史沿革 歷史簡(jiǎn)述1835年荷蘭的斯特拉廷和貝克爾兩人就試著制以電池供電的二軸小型鐵路車(chē)輛。1842年蘇格蘭人R.戴維 森首先造出一臺(tái)用 40組電池供電的重 5噸的標(biāo)準(zhǔn)軌距電力機(jī)車(chē)。由于 電動(dòng)機(jī)很原始，機(jī)車(chē)只能勉強(qiáng)工作。1879年德國(guó)人 W.von西門(mén)子駕駛一輛他設(shè)計(jì)的小型電力機(jī)車(chē)，拖著乘坐18人的三輛車(chē)，在柏林夏季展覽會(huì)上表演。機(jī)車(chē)電源由外部150伏直流發(fā)電機(jī)供應(yīng)，通過(guò)兩軌道中間絕緣的第三軌向機(jī)車(chē)輸電。這是電力機(jī)車(chē)首次成功的實(shí)驗(yàn)。電 力機(jī)車(chē)用于營(yíng)業(yè)是從地下鐵道開(kāi)始的。1890年英國(guó)倫敦首先用電力機(jī)車(chē)在5.6公里長(zhǎng)的一段地下鐵道上牽引車(chē)輛。干線電力機(jī)車(chē)在1895年應(yīng)用于美國(guó)的巴

4、爾的摩鐵路隧道區(qū)段，采用675伏直流電，自重 97噸，功率1070千瓦。19世紀(jì)末，德國(guó)對(duì)交流電力機(jī)車(chē)進(jìn)行了試 驗(yàn),1903年德國(guó)三相交流電力機(jī)車(chē)創(chuàng)造了每小時(shí)210.2公里的高速紀(jì)錄。來(lái)到中國(guó)中國(guó)于1914年在撫順煤礦使用1500伏直流電力機(jī)車(chē)。干線鐵路電力機(jī)車(chē)采用單相交流 25000伏50赫電流制。1958年制成第一臺(tái)以引燃管整流的“韶山”型電力機(jī)車(chē)。1968年改用硅整流器成功，稱(chēng)“韶山1”型，持續(xù)功率為 3780千瓦。 近年來(lái)干線電力機(jī)車(chē)向大功率、高速、耐用方面發(fā)展，客運(yùn)電力機(jī)車(chē)速度已從每小時(shí)160公里增加到200公里，并向250公里邁進(jìn)。各國(guó)制造的電力機(jī)車(chē)電壓制較復(fù)雜，不便于國(guó)際間鐵路聯(lián)

5、運(yùn)過(guò)軌。近年來(lái)國(guó)際上已定出幾種電力機(jī)車(chē)用標(biāo)準(zhǔn)電壓。直流電壓為600伏（非優(yōu)先選用）、750伏、1500伏和3000伏。單相交流電壓 6250伏（非優(yōu)先選用）、工頻 50或60赫，電壓15000伏、工頻赫，電壓 25000伏、工頻50或60赫等幾種。 各種類(lèi)型的電力機(jī)車(chē)（19張） 電力機(jī)車(chē)-構(gòu)造 簡(jiǎn)述電力機(jī)車(chē)由機(jī)械部分、電氣部分和空氣管路系統(tǒng)三部分組成。 機(jī)械部分包括走行部和車(chē)體。走行部是承受車(chē)輛自重和載重在鋼軌上行走的部件，由2軸或3軸轉(zhuǎn)向架以及安裝在其上的彈簧懸掛裝置、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置、輪對(duì)和軸箱、齒輪傳動(dòng)裝置和牽引電動(dòng)機(jī)懸掛裝置組成。車(chē)體用來(lái)安放各種設(shè)備，同時(shí)也是乘務(wù)人員的工作場(chǎng)所，由底架、

6、司機(jī)室、臺(tái)架、側(cè)墻和車(chē)頂?shù)炔糠纸M成。司機(jī)室設(shè)在車(chē)體的兩端，有走廊相通。司機(jī)室內(nèi)安 裝控制設(shè)備，如司機(jī)控制器、制動(dòng)閥、按鈕開(kāi)關(guān)、監(jiān)測(cè)儀表和信號(hào)燈等。兩司機(jī)室之間用來(lái) 安裝機(jī)車(chē)的全部主要設(shè)備，有時(shí)劃分成小室，分別安裝輔助機(jī)組、 開(kāi)關(guān)設(shè)備、換流裝置以及牽引變壓器等。部分電氣設(shè)備如受電弓、主斷路器和避雷器等則安裝在車(chē)頂上。車(chē)鉤緩沖裝置安裝在車(chē)體底架的兩端牽引梁上。車(chē)體和設(shè)備的重量通過(guò)車(chē)體支承裝置傳遞到轉(zhuǎn)向架上， 車(chē)體支承裝置并起傳遞牽引力與制動(dòng)力的作用。 電氣部分機(jī)車(chē)上的各種電氣設(shè)備及其連接導(dǎo)線。包括主電路、輔助電路、控制電路以及它們的保護(hù)系統(tǒng)。主電路：電力機(jī)車(chē)的最重要組成部分。它決定機(jī)車(chē)的基本性能，

7、由牽引電動(dòng)機(jī)以 及與之相連接的電氣設(shè)備和導(dǎo)線共同組成。在主電路中流過(guò)全部的牽引負(fù)載電流，其電壓為牽引電動(dòng)機(jī)的工作電壓，或者接觸網(wǎng)的網(wǎng)壓，所以主電路是電力機(jī)車(chē)上的高電壓大電流的動(dòng) 力回路。它將接觸網(wǎng)上的電能轉(zhuǎn)變成列車(chē)牽引所電力機(jī)車(chē)制動(dòng)機(jī)故障分析裝置 需的牽引動(dòng)力。輔助電路：供電給電力機(jī)車(chē)上的各種輔助電機(jī)的電氣回路。輔助電機(jī)驅(qū)動(dòng)多種輔助機(jī)械設(shè)備，如冷卻牽引電動(dòng)機(jī)和制動(dòng)電阻用的通風(fēng)機(jī)，供給各種氣動(dòng)器械所需壓縮空氣的壓縮機(jī)等。輔助電機(jī)可以是直流的，也可以是異步的。控制電路：由司機(jī)控制器和控制電器的傳動(dòng)線圈和聯(lián)鎖觸頭等組成的低壓小功率電路?？刂齐娐返淖饔檬鞘箼C(jī)車(chē)主電路和輔助電路中的各種電器按照一定的程序

8、動(dòng)作。這樣，電力機(jī)車(chē)即可按照司機(jī)的意圖運(yùn)行。 保護(hù)系統(tǒng)：保證上述各種電路的設(shè)施。 空氣管路系統(tǒng)按用途可分為：供給機(jī)車(chē)和車(chē)輛制動(dòng)所需壓縮空氣的空氣制動(dòng)氣路系統(tǒng)。供給機(jī)車(chē)電氣設(shè)備所需壓縮空氣的控制氣路系統(tǒng)。供給機(jī)車(chē)撒砂裝置、風(fēng)嗽叭和刮雨器等輔助裝置所需壓縮空氣的輔助氣路系統(tǒng)。 高鐵電力機(jī)車(chē)的車(chē)型CRH1 CRH2 CEH3 CRH380A CRH380B CRH380C CRH380D CRH6電力機(jī)車(chē)-分類(lèi) 簡(jiǎn)述電力機(jī)車(chē)按使用場(chǎng)合可分為：工礦電力機(jī)車(chē)和干線電力機(jī)車(chē)兩類(lèi)。工礦電力機(jī)車(chē)多采用直流制，功率和速度一般比干線電力機(jī)車(chē)小，習(xí)慣上按機(jī)車(chē)的粘著重量分級(jí)，如150噸，100噸，85噸，70噸，60

9、噸，50噸和更輕的等級(jí)。較大噸位機(jī)車(chē)用于標(biāo)準(zhǔn)軌距線路，較輕型的 機(jī)車(chē)多用于各種窄軌距線路。干線電力機(jī)車(chē)按用途可分為客運(yùn)電力機(jī)車(chē)，貨運(yùn)電力機(jī)車(chē)，客貨兩用電力機(jī)車(chē)和調(diào)車(chē)電力機(jī)車(chē)四種。按照電氣化鐵路采用的電流制來(lái)分類(lèi)，干線電力機(jī)車(chē)可分為兩類(lèi)。HXD現(xiàn)貨運(yùn)電力機(jī)車(chē) 直流電力機(jī)車(chē)裝有直流串勵(lì)牽引電動(dòng)機(jī)的機(jī)車(chē)，接觸網(wǎng)電壓為1500伏或3000伏直流電壓。直流電力機(jī)車(chē)的起動(dòng)和速度調(diào)節(jié)以往是借助于調(diào)節(jié)起動(dòng)電阻和牽引電動(dòng)機(jī)的串聯(lián)-并聯(lián)轉(zhuǎn)換來(lái)完成的。但這種起動(dòng)和調(diào)速方式不能作到連續(xù)平滑地調(diào)節(jié)速度，而且電能耗損大，線路轉(zhuǎn)換復(fù)雜。隨著直流斬波技術(shù)的發(fā)展，逐漸為新的脈沖調(diào)壓方式所代替。在直流電力機(jī)車(chē)上通常采用牽引電動(dòng)機(jī)

10、磁場(chǎng)削弱的辦法來(lái)提高機(jī)車(chē)速度，增加機(jī)車(chē)功率。磁場(chǎng)削弱的級(jí)數(shù)一般為二至三級(jí)。 SS9型客運(yùn)電力機(jī)車(chē) 交流電力機(jī)車(chē)接觸網(wǎng)電壓20千伏或25千伏，單相工頻為 50或60赫。在歐洲少數(shù)國(guó)家如聯(lián)邦德國(guó)、 瑞典、瑞士等國(guó)亦有采用單相低頻交流制的，此時(shí)接觸網(wǎng)電壓為1116千伏，單相工頻為或25赫。交流電力機(jī)車(chē)根據(jù)變流裝置和牽引電動(dòng)機(jī)類(lèi)型，主要有以下三種類(lèi)型。整流器電力機(jī)車(chē)：又稱(chēng)單相-直流電力機(jī)車(chē)，是當(dāng)前應(yīng)用最廣的一種交流電力機(jī)車(chē)。在整流器 電力機(jī)車(chē)上，接觸網(wǎng)上的單相高壓交流電首先通過(guò)牽引變壓器降壓，然后通過(guò)由硅整流元件或晶閘管組成的整流裝置將單相交流電變換為直流電，供給牽引電動(dòng)機(jī)。一般采用脈流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)作為

11、牽引電動(dòng)機(jī)。 這種電力機(jī)車(chē)有變壓器和整流裝置，因此采用改變變壓器副邊電壓或?qū)φ餮b置實(shí)行相位控制的辦法均可改變整流電壓，從而達(dá)到調(diào)節(jié)機(jī)車(chē)速度的目的。改變變壓器副邊輸出電壓的方式有兩種，即低壓側(cè)調(diào)壓和高壓側(cè)調(diào)壓。中國(guó)的“韶山” 1型電力機(jī)車(chē)即屬于低壓側(cè)調(diào)壓型。為了防止動(dòng)輪空轉(zhuǎn)， 改善機(jī)車(chē)的粘著性能， 便于牽電力機(jī)車(chē)電路構(gòu)造 引和制動(dòng)兩種工況間的相互轉(zhuǎn)換，整流器電力機(jī)車(chē)也可采用他勵(lì)牽引電動(dòng)機(jī)，如中國(guó)試制的“韶山2”型電力機(jī)車(chē)和瑞典制造的 “Rc”型電力機(jī)車(chē)即是采用他勵(lì)牽引電動(dòng)機(jī)。 單相整流子電動(dòng)機(jī)電力機(jī)車(chē)：又稱(chēng)直接式交流電力機(jī)車(chē)，采用單相整流子牽引電動(dòng)機(jī)。接觸網(wǎng) 上的高壓交流電經(jīng)過(guò)變壓器降低電壓后

12、，就直接供電給牽引電動(dòng)機(jī)。 這種機(jī)車(chē)電氣設(shè)備簡(jiǎn)單，但單相整流子電動(dòng)機(jī)的換相條件隨交流電頻率的增高而惡化，因此多用于單相低頻交流制的電氣化鐵路上。 交-直-交流電力機(jī)車(chē)：有時(shí)又稱(chēng)為單相 -三相電力機(jī)車(chē)。在這種機(jī)車(chē)上，接觸網(wǎng)上的高壓交流電首先通過(guò)牽引變壓器降壓、整流，使中間直流環(huán)節(jié)保持穩(wěn)定的直流電壓或穩(wěn)定的直流電流。 然后再由逆變電路將中間直流電變換為三相交流電供給三相異 步牽引電動(dòng)機(jī)或三相同步牽引電動(dòng)機(jī)。改變逆變裝置輸出的三相交流電的頻率和電壓即可調(diào)節(jié)機(jī)車(chē)的功率和速度。聯(lián)邦德國(guó)研制成的“E120”型電力機(jī)車(chē)即為此種機(jī)車(chē)。接觸網(wǎng) 電力機(jī)車(chē)電力機(jī)車(chē)本身不帶原動(dòng)機(jī)，靠接受接觸網(wǎng)送來(lái)的電流作為能源，由牽

13、引電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)車(chē)的車(chē)輪。電力機(jī)車(chē)具有功率大、熱效率高、速度快、過(guò)載能力強(qiáng)和運(yùn)行可靠等主要優(yōu)點(diǎn)，而 且不污染環(huán)境，特別適用于運(yùn)輸繁忙的鐵路干線和隧道多，坡度大的山區(qū)鐵路。電力機(jī)車(chē)是從接觸網(wǎng)上獲取電能的，接觸網(wǎng)供給電力機(jī)車(chē)的電流有直流和交流兩種。由于電流制不同，所用的電力機(jī)車(chē)也不一樣，基本上可以分為直-直流電力機(jī)車(chē)、交-直流電力機(jī)車(chē)、交-直-交流電力機(jī)車(chē)三類(lèi)。直一直流電力機(jī)車(chē)采用直流制供電，牽引變電所內(nèi)設(shè)有整流裝置，它將三相交流電變成直流電后，再送到接觸網(wǎng)上。因此，電力機(jī)車(chē)可直接從接觸網(wǎng)上取得直流電供給直流串勵(lì)牽引電動(dòng)機(jī)使用，簡(jiǎn)化了機(jī)車(chē)上的設(shè)備。 直流制的缺點(diǎn)是接觸網(wǎng)的電壓低，一般為1500V或3

14、000 V,接觸導(dǎo)線要求很粗，要消耗大量的有色金屬，加大了建 設(shè)投資。 交一直流電力機(jī)車(chē)在交流制中，目前世界上大多數(shù)國(guó)家都采用工頻（50Hz）交流制，或25Hz低頻交流制。在這種供電制下，牽引變電所將三相交流電改變成25 kV工業(yè)頻率單相交流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)，把交流電變成直流電的任務(wù)因機(jī)車(chē)上完成。由于接觸網(wǎng)電壓比直流制時(shí)提高了很多，接觸導(dǎo)線的直徑可以相對(duì)減小，減少了有色金屬的消耗和建設(shè)投資。因此，工頻交流制得到了廣泛采用，世界上絕大多數(shù)電力機(jī)車(chē)也是交一直流電力機(jī)車(chē)。 交一直一交電力機(jī)車(chē)采用直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速簡(jiǎn)單，只要改變電動(dòng)機(jī)的端電壓，就能很方便地在較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)車(chē)的調(diào)速。但是這種電

15、機(jī)由于帶有整流子，使制造和維修很復(fù)雜， 體積也較大。而交流無(wú)0整流子牽引電動(dòng)機(jī)（即三相異步電動(dòng)機(jī)）在制造、性能、功能、體積、 重量、成本、及可靠性等方面遠(yuǎn)比整流子電機(jī)優(yōu)越得多。它之所以遲遲不能在電力機(jī)車(chē)上應(yīng)用，主要原因是調(diào)速比較困難。改變端電壓不能使這種電機(jī)在較大范圍內(nèi)改變速度，而只有改變電流的頻率才能達(dá)到目的。因此，只有當(dāng)電子技術(shù)和大功率晶閘管變流裝置得到迅速發(fā)展的今天，才能生產(chǎn)出采用三相交流電機(jī)的先進(jìn)電力機(jī)車(chē)。交一直一交電力機(jī)車(chē)從接觸網(wǎng)上引入的仍然是單相交流電，它首先把單相交流電整流成直流電，然后再把直流電逆變成可以使頻率變化的三相交流電供三相異步電動(dòng)機(jī)使用。這種機(jī)車(chē)具有優(yōu)良的牽引能力，很

16、有發(fā)展前途。德國(guó)制造的“ E120”型電力機(jī)車(chē)就是這種機(jī)車(chē)。1958年中國(guó)第一臺(tái)電力機(jī)車(chē)1866年，德國(guó)工程師西門(mén)子與技師哈盧施卡聯(lián)營(yíng)創(chuàng)立電機(jī)公司，發(fā)明強(qiáng)力發(fā)電機(jī)，制成世 界上第一列電力機(jī)車(chē)。第二年在巴黎博覽會(huì)上展出，震驚了許多人。1879年，在柏林的工商業(yè)博覽會(huì)上，這輛世界最早的電力火車(chē)公開(kāi)試運(yùn)行。列車(chē)用電動(dòng)機(jī)牽引，由帶電鐵軌輸送電流，功率為3馬力，一次可運(yùn)旅客 18人，時(shí)速7公里。兩年之后1881年，柏林郊外鋪設(shè) 了規(guī)模雖小，但為世界最初營(yíng)業(yè)用的電車(chē)路線。同時(shí)德國(guó)又試驗(yàn)成功駕空接觸導(dǎo)線供電系統(tǒng)， 使電力機(jī)車(chē)的供電線路由地面轉(zhuǎn)向空中，機(jī)車(chē)的電壓和功率都大大提高。1895年，在美國(guó)的巴爾的摩一

17、俄亥鐵路線上首次出現(xiàn)了長(zhǎng)途電力機(jī)車(chē)。機(jī)車(chē)重96噸，1080馬力，采用550V直流供電。1901年，西門(mén)子、哈盧施卡電機(jī)公司制造的電力機(jī)車(chē)在柏林附近創(chuàng)造了時(shí)速160公里的記錄。電力機(jī)車(chē)電氣回路示意圖與此同時(shí)，在1880年，美國(guó)愛(ài)迪生也進(jìn)行了電車(chē)的實(shí)驗(yàn)。中國(guó)第一臺(tái)電力機(jī)車(chē)于1958年誕生于湖南株洲， 命名為“韶山”，為中國(guó)鐵路步入電氣化立下了汗馬功勞。電力機(jī)車(chē)由于速度快、爬坡能力強(qiáng)、牽引力大、不污染空氣，因此發(fā)展很快。地下鐵路也隨著 電車(chē)的出現(xiàn)而得以發(fā)展 我國(guó)在運(yùn)電力機(jī)車(chē)有：韶山（SS）1 （SS2已流產(chǎn)）SS3/B SS4/B/C/G （SS5 已流產(chǎn)）SS6 SS6BSS7/B/C/D/E SS8 SS9（G） 和諧（HXD）1/2/3/3B DJ1/2 6K 8K 國(guó)產(chǎn)韶山系列電力機(jī)車(chē)簡(jiǎn)表型號(hào)軸式功率kw速度km/h調(diào)壓方式電機(jī)電壓（v） 首臺(tái)出廠日期出廠數(shù)量（臺(tái)） 截止到2001年 SS1SS3 SS3b SS6 SS6b SS7 SS4 SS4G SS4b SS4c SS5 SS8 SS9 CoCo CoCoCoCoCoCoCoCoBoBoBoBoBo+BoBoBoBo+BoBoBoBo+BoBo同 SS4bBoBoBoBoCoCo 3900480048004800480048006400640064006