電力機(jī)車概述 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)2014 學(xué)生復(fù)習(xí)

電力機(jī)車電力機(jī)車的牽引動(dòng)力是電能，但機(jī)車本身沒有原動(dòng)力，而是依靠外部供電系統(tǒng)供應(yīng)電力，并通過機(jī)車上的牽引電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)列車前進(jìn)。采用電力機(jī)車牽引的鐵道稱為電氣化鐵道。電氣化鐵道由牽引供電系統(tǒng)和電力機(jī)車兩部分組成。由電力機(jī)車實(shí)施的牽引運(yùn)行稱為電力牽引，是世界各國(guó)公認(rèn)的最佳鐵路牽引方式，我國(guó)鐵路牽引動(dòng)力現(xiàn)代化的主要方向就是大力發(fā)展電力牽引。電力機(jī)車汽車與交通學(xué)院交通教研室孟亞東一、電力牽引的優(yōu)越性二、電力機(jī)車的分類三、電力機(jī)車發(fā)展概況四、電力機(jī)車工作原理及其組成五、電力機(jī)車的基本參數(shù)六、我國(guó)電力機(jī)車瀏覽Contents汽車與交通學(xué)院交通教研室孟亞東一、電力牽引的優(yōu)越性二、電力機(jī)車的分類三、電力機(jī)車發(fā)展概況四、電力機(jī)車工作原理及其組成五、電力機(jī)車的基本參數(shù)六、我國(guó)電力機(jī)車瀏覽Contents

1.電力機(jī)車與其它類型機(jī)車相比其主要優(yōu)點(diǎn):①單機(jī)功率大：由于機(jī)車上沒有牽引用的能源(發(fā)動(dòng)機(jī)及其燃料)，使得同等機(jī)車功率下機(jī)車重量輕；同等機(jī)車重量下機(jī)車功率大。②過載能力強(qiáng)(爬坡性能好)：牽引電動(dòng)機(jī)過載能力強(qiáng)，對(duì)坡道、氣溫、氣壓、缺水、高原地帶都有較強(qiáng)的適應(yīng)性。下坡道可方便地使用電阻制動(dòng)或再生制動(dòng)，提高列車下坡的平均速度(維持“限速”下坡)，從而提高鐵路線上困難區(qū)段的通過能力，提高運(yùn)能。③能源寬廣、效率高，經(jīng)濟(jì)效益顯著:由于電網(wǎng)的電能來自大型的火電廠或水電站，因此電力機(jī)車總效率高，尤其水電比重大的地區(qū)更是如此。另外機(jī)車內(nèi)沒有發(fā)動(dòng)機(jī)，設(shè)備簡(jiǎn)單，檢修周期長(zhǎng)，維修工作量少、整備時(shí)間短，所以運(yùn)營(yíng)費(fèi)低。④勞動(dòng)條件好：機(jī)車運(yùn)行中振動(dòng)、噪聲小，不排出有害氣體，改善乘務(wù)員勞動(dòng)條件。2.電力機(jī)車與其它類型機(jī)車相比其主要缺點(diǎn):

一次性投資費(fèi)用大。汽車與交通學(xué)院交通教研室孟亞東一、電力牽引的優(yōu)越性二、電力機(jī)車的分類三、電力機(jī)車發(fā)展概況四、電力機(jī)車工作原理及其組成五、電力機(jī)車的基本參數(shù)六、我國(guó)電力機(jī)車瀏覽Contents電力機(jī)車一般是按照電力機(jī)車的供電電流制及所采用的牽引電動(dòng)機(jī)型式來分類。直流與交流制供電的電氣化鐵道上使用的電力機(jī)車分別為直流供電電力機(jī)車和交流供電電力機(jī)車。

1.直流供電電力機(jī)車牽引運(yùn)行時(shí)，由電網(wǎng)獲得直流電、一般使用直流牽引電動(dòng)機(jī)工作（不包含現(xiàn)在的地鐵），驅(qū)動(dòng)機(jī)車運(yùn)行。該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，易于維修，運(yùn)用也比較可靠，而且容易實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)。其缺點(diǎn)是接觸網(wǎng)電壓不高(一般為1500－3000V)，送電距離受到限制、變電所數(shù)目多，接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重。

2、交流供電電力機(jī)車 1、按用途可分為（1）客運(yùn)電力機(jī)車（2）貨運(yùn)電力機(jī)車（3）客貨兩用電力機(jī)車（4）調(diào)車電力機(jī)車2、按機(jī)車軸數(shù)不同可分為 4軸、6軸、8軸等電力機(jī)車。3、按電流制不同可分為單相低頻制（25Hz、Hz）單相工頻制（50Hz）①整流器式電力機(jī)車②三相異步電動(dòng)機(jī)電力機(jī)車單相低頻電力機(jī)車的牽引電動(dòng)機(jī)是單相整流子電機(jī)，機(jī)車直接從接觸網(wǎng)獲取單相低頻(25Hz或162/3Hz)交流電。這種供電系統(tǒng)的電壓一般為11～15KV，有效地克服了直流制電力牽引的不足，缺點(diǎn)是供電頻率與工業(yè)用電不同，因而需要建造專用的發(fā)電廠，或在工業(yè)電力系統(tǒng)與鐵道供電系統(tǒng)之間設(shè)置復(fù)雜的變頻設(shè)備。單相工頻制目前廣泛使用。

單相工頻交流制自五十年代以來，發(fā)展很快。最初的單相工頻交流制使用的是整流器式電力機(jī)車，它由接觸網(wǎng)受入單相交流電，經(jīng)機(jī)車內(nèi)的整流器整流后，供給直流(脈流)牽引電動(dòng)機(jī)進(jìn)行工作，接觸網(wǎng)供電電壓一般為20～25KV。這種機(jī)車既采用了高壓交流供電，又采用了性能良好的直流牽引電機(jī)，且供電系統(tǒng)與工業(yè)系統(tǒng)頻率相同，故具有更大的優(yōu)越性。

交直交型電力機(jī)車（交流傳動(dòng)電力機(jī)車）交－直－交流電力機(jī)車采用交流無整流子牽引電動(dòng)機(jī)（即三相異步電動(dòng)機(jī)），這種電動(dòng)機(jī)在制造、性能、功能，體積、重量、成本、維護(hù)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)車上應(yīng)用，主要原因是調(diào)速比較困難。這種機(jī)車具有優(yōu)良的牽引能力。這種機(jī)車鐵路行業(yè)簡(jiǎn)稱為交流機(jī)車，而將交－直傳動(dòng)的機(jī)車簡(jiǎn)稱為直流機(jī)車。變流技術(shù)-工作原理牽引變流器是機(jī)車傳動(dòng)級(jí)控制的核心部件，其功能是實(shí)現(xiàn)將工頻電網(wǎng)中的交流電流通過變頻變壓控制，變換為適合于交流牽引電機(jī)運(yùn)行要求的頻率可變的交流電。交直交電路結(jié)構(gòu)的變流器由變壓器側(cè)整流器和電機(jī)側(cè)逆變器兩部分組成。變流技術(shù)-工作原理交直傳動(dòng)機(jī)車和交直交傳動(dòng)機(jī)車主電路比較同為六軸的交流傳動(dòng)電力機(jī)車主電路中基本上沒有開關(guān)接觸器類的元件。交直機(jī)車主電路中開關(guān)、接觸器類元件有30多個(gè)。交流傳動(dòng)電力機(jī)車牽引和電制動(dòng)采用的是相同的設(shè)備。1998年SS8創(chuàng)造了我國(guó)直流傳動(dòng)技術(shù)的最高試驗(yàn)速度239.6km/h時(shí)，牽引電機(jī)換向器環(huán)火造成試驗(yàn)中斷。交流電機(jī)直流電機(jī)

三相交流異步牽引電機(jī)：1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用，易于制造，可靠性高；2．由于取消了整流子和炭刷，消除了環(huán)火及換向引起的電氣損耗和機(jī)械損耗，大大減少了維修工作量；3．耐振動(dòng)、沖擊，適合于風(fēng)雪，多塵，潮濕等惡劣環(huán)境；交流傳動(dòng)電力機(jī)車中磨耗件種類和數(shù)量的減少，以及廣泛采用模塊化結(jié)構(gòu)和診斷裝置，提高了無故障運(yùn)行的公里數(shù)，縮短了檢修時(shí)間，減少了維修費(fèi)用。故障率降低可以提高設(shè)備利用率，進(jìn)而減少動(dòng)車段備用動(dòng)車數(shù)量。國(guó)外運(yùn)用表明，在相同條件下，交流傳動(dòng)電力機(jī)車的維修費(fèi)用僅為相控電力機(jī)車的1/3，每年的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用僅為相控電力機(jī)車的50%左右。我國(guó)韶山系列交直傳動(dòng)電力機(jī)車的效率一般在0.81～0.83，而交流傳動(dòng)電力機(jī)車的效率能達(dá)到0.84～0.86。交直傳動(dòng)電力機(jī)車的動(dòng)力制動(dòng)一般是電阻制動(dòng)，制動(dòng)過程中的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為制動(dòng)電阻上的熱能消耗掉；交流傳動(dòng)機(jī)車的動(dòng)力制動(dòng)一般采用再生制動(dòng)，將制動(dòng)過程中的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能回饋回電網(wǎng)。2003年7月22日在中國(guó)大秦線，進(jìn)口DJ1交流傳動(dòng)電力機(jī)車雙機(jī)牽引萬噸貨物列車自湖東站到茶塢站，全程303km，牽引用電11584度，再生制動(dòng)發(fā)電15099度，合計(jì)用電－3515度；22日同樣行程，DJ1交流傳動(dòng)電力機(jī)車雙機(jī)牽引一萬兩千噸貨物列車，牽引用電15222度，再生制動(dòng)發(fā)電18066度，合計(jì)用電－2844度，符合中央提出的“節(jié)約社會(huì)”精神。汽車與交通學(xué)院交通教研室孟亞東一、電力牽引的優(yōu)越性二、電力機(jī)車的分類三、電力機(jī)車發(fā)展概況四、電力機(jī)車工作原理及其組成五、電力機(jī)車的基本參數(shù)六、我國(guó)電力機(jī)車瀏覽Contents

我國(guó)電力機(jī)車的研制和生產(chǎn)從1958年開始，其發(fā)展可分為個(gè)階段：

1.起步階段（～70年代末）：在仿制國(guó)外機(jī)車的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)出韶山型客貨兩用交直電力機(jī)車。（有級(jí)調(diào)壓）

2.發(fā)展階段（70年代末至80年代末）：我國(guó)研制成功自己的相控電力機(jī)車，機(jī)車功率進(jìn)一步提高，代表車型SS3、SS4型。其中，SS3型電力機(jī)車采用級(jí)間調(diào)壓方式，SS4型電力機(jī)車則是我國(guó)自行研制的第一代全相控大功率電力機(jī)車。（電子控制，無級(jí)調(diào)壓）3.提高階段（自80年代末開始～2005年左右）：在消化吸收引進(jìn)機(jī)車技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)已開發(fā)的機(jī)車進(jìn)行了技術(shù)改造，并結(jié)合我國(guó)傳統(tǒng)的牽引電機(jī)并聯(lián)的主電路形式，相繼開發(fā)SS5、SS8、SS6B、SS7等型號(hào)的電力機(jī)車。（微機(jī)控制，相控調(diào)壓）

發(fā)展與演變的主要特點(diǎn)：

（1）技術(shù)進(jìn)步快①有級(jí)開關(guān)調(diào)壓，相控?zé)o級(jí)調(diào)壓，變壓變頻；②電阻制動(dòng)，加饋制動(dòng)（增大低速制動(dòng)能力），再生制動(dòng)；③粘著系數(shù)利用率達(dá)95%以上；④繼電器控制，電子裝置控制，微機(jī)控制與LCU、多CPU分布式實(shí)時(shí)總線控制；⑤機(jī)械特性的改進(jìn)；⑥所有的電器件絕緣等級(jí)不斷提高。

（2）功率大幅度增長(zhǎng)交直傳動(dòng)3900kW，交直交9600kW軸功率（單電機(jī)）：貨運(yùn)：650kW—800kW

客運(yùn)：900kW—1600kW汽車與交通學(xué)院交通教研室孟亞東一、電力牽引的優(yōu)越性二、電力機(jī)車的分類三、電力機(jī)車發(fā)展概況四、電力機(jī)車工作原理及其組成五、電力機(jī)車的基本參數(shù)六、我國(guó)電力機(jī)車瀏覽Contents1、電力機(jī)車的組成電力機(jī)車是由機(jī)械部分、電氣部分和空氣管路三部分組成的。機(jī)械部分包括車架車體、走行部（轉(zhuǎn)向架）、鉤緩等等。SS3B機(jī)械系統(tǒng)介紹轉(zhuǎn)向架：兩臺(tái)完全相同并各自獨(dú)立的轉(zhuǎn)向架，C0-C0，即六根車軸全部是動(dòng)軸，且單獨(dú)傳動(dòng)方式。車體：兩端司機(jī)結(jié)構(gòu)。車內(nèi)設(shè)備按斜對(duì)稱平面布置。全車共分七個(gè)室。Ⅰ端司機(jī)室Ⅰ端輔助室Ⅰ端高壓室變壓器Ⅱ端高壓室Ⅱ端輔助室Ⅱ端司機(jī)室2、電力機(jī)車的組成（空氣系統(tǒng)）空氣管路系統(tǒng)包括空氣制動(dòng)機(jī)管路系統(tǒng)、控制氣路系統(tǒng)和輔助氣路系統(tǒng)三部分，分別實(shí)現(xiàn)機(jī)車的空氣制動(dòng)、機(jī)車上各種設(shè)備的風(fēng)動(dòng)控制，并向各種風(fēng)動(dòng)器械供風(fēng)。風(fēng)源，制動(dòng)機(jī)管路，控制管路和輔助管路系統(tǒng)一、風(fēng)源兩臺(tái)NPT-5型空氣壓縮機(jī)組、空氣壓力調(diào)節(jié)器、高壓安全閥、止回閥、油水分離器、總風(fēng)缸等。二、控制氣路：輔助空氣壓縮機(jī)、分水濾氣器、換向閥、門聯(lián)鎖閥等。三、輔助氣路撒砂器，刮雨器，高、低音風(fēng)笛及其風(fēng)管路所組成。四、制動(dòng)機(jī)是空氣管路系統(tǒng)的一個(gè)主要組成部分，也是機(jī)車的一個(gè)重要部件。ss3型采用了我國(guó)自行研制DK-1型電空制動(dòng)機(jī)。

SS3B空氣管路介紹2、電力機(jī)車的組成（電氣系統(tǒng)）電氣部分包括機(jī)車上的各種電氣設(shè)備及其連接導(dǎo)線。電氣設(shè)備主要有受電弓、主斷路器、牽引變壓器、硅整流裝置、平波電抗器、牽引電動(dòng)機(jī)和制動(dòng)電阻柜等。為了保證機(jī)車的正常運(yùn)行，機(jī)車上還有許多輔助電氣設(shè)備和控制電器。

本PPT最后部分單獨(dú)進(jìn)行介紹??！《電力機(jī)車的基本構(gòu)造與原理》電力機(jī)車的工作原理

（交直傳動(dòng)）電力機(jī)車運(yùn)行時(shí)，受電弓升起，從接觸網(wǎng)上取得25KV單相工頻交流電，通過主斷路器進(jìn)入牽引變壓器，將接觸網(wǎng)的高壓交流電變?yōu)榈蛪航涣麟?，然后?jīng)過硅整流裝置將交流電整成直流電，再經(jīng)平波電抗器濾波后，供給牽引電動(dòng)機(jī)。牽引電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)車軸和車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由于輪軌間的粘著作用從而產(chǎn)生牽引力使列車前進(jìn)。牽引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不同，機(jī)車的運(yùn)行速度就不同。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向改變，機(jī)車的運(yùn)行方向也隨之改變。牽引電動(dòng)機(jī)還可做發(fā)電機(jī)運(yùn)行，將列車運(yùn)行的機(jī)械能變?yōu)殡娔?，進(jìn)行電阻制動(dòng)。汽車與交通學(xué)院交通教研室孟亞東一、電力牽引的優(yōu)越性二、電力機(jī)車的分類三、電力機(jī)車發(fā)展概況四、電力機(jī)車工作原理及其組成五、電力機(jī)車的基本參數(shù)六、我國(guó)電力機(jī)車瀏覽Contents(一)功率電力機(jī)車的功率有小時(shí)功率和持續(xù)功率

1、小時(shí)功率：就是在額定電壓、正常溫升、正常通風(fēng)、整流子檢查孔關(guān)閉條件下，牽引電動(dòng)機(jī)工作一小時(shí)發(fā)出的最大功率。與之對(duì)應(yīng)的為小時(shí)狀態(tài)、小時(shí)電流、小時(shí)轉(zhuǎn)速、小時(shí)力矩、小時(shí)升溫、小時(shí)牽引力、小時(shí)功率因素等。

2、持續(xù)功率：就是在額定電壓、正常通風(fēng)、正常溫升、整流子檢查孔關(guān)閉條件下，牽引電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期工作發(fā)出的最大功率。與之對(duì)應(yīng)的為持續(xù)狀態(tài)、持續(xù)電流、持續(xù)轉(zhuǎn)速、持續(xù)力矩、持續(xù)升溫、持續(xù)牽引力等。(二)速度機(jī)車牽引一定重量的車列運(yùn)行時(shí)，在同一功率下，其速度隨線路縱斷面的變化而變化，其中特征速度有三個(gè)，即:

1、機(jī)車最大運(yùn)用速度：是設(shè)計(jì)機(jī)車時(shí)給定的最大速度，根據(jù)這個(gè)速度確定走行部的結(jié)構(gòu)和參數(shù),校驗(yàn)曲線通過以及選用制動(dòng)方式等。

2、機(jī)車計(jì)算速度：機(jī)車牽引規(guī)定重量的車列通過限制坡道的最低運(yùn)行速度稱為機(jī)車計(jì)算速度?；蛘哒f，用以計(jì)算機(jī)車牽引重量的速度叫做機(jī)車計(jì)算速度。(二)速度3、機(jī)車的持續(xù)速度：機(jī)車在全功率工況下，其冷卻裝置的能力所能容許的持續(xù)運(yùn)行的最高速度叫機(jī)車的持續(xù)速度。對(duì)電力機(jī)車來說，機(jī)車持續(xù)速度是指機(jī)車在全功率下，以持續(xù)電流工作時(shí)的機(jī)車速度。(三)牽引力電力機(jī)車的三個(gè)特征牽引力系指起動(dòng)牽引力、計(jì)算牽引力和持續(xù)牽引力。

1、起動(dòng)牽引力：機(jī)車起動(dòng)時(shí)所能發(fā)出的最大牽引力叫起動(dòng)牽引力。為防止車輪發(fā)生空轉(zhuǎn)，起動(dòng)牽引力要低于起動(dòng)時(shí)的粘著牽引力，同時(shí)起動(dòng)牽引力要保證列車能在限制坡道上起動(dòng)。對(duì)電力機(jī)車來說，起動(dòng)牽引力也可能受起動(dòng)電流的限制。

2、計(jì)算牽引力：在全功率工況下，對(duì)應(yīng)機(jī)車計(jì)算速度下的牽引力稱為計(jì)算牽引力。計(jì)算牽引力受計(jì)算速度下的機(jī)車粘著的限制。

3、持續(xù)牽引力：機(jī)車在全功率工況下運(yùn)行時(shí)，對(duì)應(yīng)持續(xù)速度的牽引力稱為持續(xù)牽引力。汽車與交通學(xué)院交通教研室孟亞東一、電力牽引的優(yōu)越性二、電力機(jī)車的分類三、電力機(jī)車發(fā)展概況四、電力機(jī)車工作原理及其組成五、電力機(jī)車的基本參數(shù)六、我國(guó)電力機(jī)車瀏覽Contents電力機(jī)車的基本構(gòu)造與原理各型電力機(jī)車技術(shù)參數(shù)、速度特性、牽引（力）特性、制動(dòng)特性、供電特性、總效率不同各型電力機(jī)車包括電氣、機(jī)械和空氣管路三大系統(tǒng)。不同型號(hào)的電力機(jī)車采用的上述三大系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)有所不同以下介紹電力機(jī)車的電氣系統(tǒng)三大電路與電制動(dòng)電力機(jī)車上設(shè)有主電路、輔助電路和控制電路三條電氣回路，機(jī)車上所有的電氣設(shè)備都在這三條電器回路中。（1）主電路主電路將產(chǎn)生機(jī)車牽引力和制動(dòng)力的各種電氣設(shè)備連成一個(gè)電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)車的功率傳輸。主電路中包括的電氣設(shè)備主要有受電弓、主斷路器、主變壓器（即牽引變壓器）、整流調(diào)壓線路、電抗器柜、牽引電動(dòng)機(jī)和制動(dòng)電阻等。1電力機(jī)車的三大電路主電路主要由受電弓、主斷路器、高壓電流互感器、變壓器、硅整流裝置、牽引電機(jī)、高壓電器柜、平波電