電力機車發(fā)展史

1、電力機車 - 概況由牽引電動機驅(qū)動車輪的機車。電力機車因為所需電能由電氣化鐵路供電系 統(tǒng)的接觸網(wǎng)或第三軌供運行中的電力機車 給，所以是一種非自帶能源的機車。電力機車具有功率大、過載能力強、牽引力 大、速度快、整備作業(yè)時間短、維修量少、運營費用低、便于實現(xiàn)多機牽引、能 采用再生制動以及節(jié)約能量等優(yōu)點。使用電力機車牽引車列，可以提高列車運行 速度和承載重量，從而大幅度地提高鐵路的運輸能力和通過能力。電力機車起動 加速快，爬坡能力強，工作不受嚴寒的影響，運行時沒有煤煙，所以在運輸繁忙 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，可為客車空氣調(diào)節(jié)和電熱取暖提供便利條件。

2、電力機車由于電氣化鐵路基本 建設(shè)投資大，所以應(yīng)用不如內(nèi)燃機車和蒸汽機車廣泛。 電力機車沒有空氣污 染，且善于保養(yǎng)，牽引列車速度可達幾百千米，所以高速列車都是電力機車牽引 的。電力機車另一個優(yōu)點就是能夠在短時間內(nèi)完成啟動和制動，這個性能比蒸汽 機車和內(nèi)燃機車要優(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， 電力機車的發(fā)展更加受到重視。 由于我國的電氣化鐵路較少， 所以會選擇把原本無電氣化的鐵路經(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的運輸時間，還能達到 5000t 以上的貨運列車運輸。如今，走向

3、“高鐵時代”的中國，正大力發(fā)展電氣化 鐵路。電力機車 - 歷史沿革 歷史簡述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 輛。1842年蘇格蘭人 R.戴維 森首先造出一臺用 40 組電池供電的重 5 噸的標(biāo)準軌 距電力機車。由于電動機很原始，機車只能勉強工作。 1879 年德國人 W.von 西門 子駕駛一輛他設(shè)計的小型電力機車，拖著乘坐 18 人的三輛車，在柏林夏季展覽會 上表演。 機車電源由外部 150 伏直流發(fā)電機供應(yīng) , 通過兩軌道中間絕緣的第三軌向 機車輸電。這是電力機車首次成功的實驗。電力機車用于營業(yè)是從地下鐵道開始 的。 1890 年英國倫敦首先用電力

4、機車在 5.6 公里長的一段地下鐵道上牽引車輛。 干線電力機車在 1895 年應(yīng)用于美國的巴爾的摩鐵路隧道區(qū)段， 采用 675伏直流電， 自重 97噸,功率 1070千瓦。 19 世紀末，德國對交流電力機車進行了試驗 ,1903 年 德國三相交流電力機車創(chuàng)造了每小時 210.2 公里的高速紀錄。來到中國中國于 1914 年在撫順煤礦使用 1500 伏直流電力機車。干線鐵路電力機車采 用單相交流 25000 伏 50 赫電流制。 1958 年制成第一臺以引燃管整流的“韶山” 型電力機車。 1968 年改用硅整流器成功 , 稱“韶山 1”型，持續(xù)功率為 3780千瓦。 近年來干線電力機車向大功率、

5、高速、耐用方面發(fā)展，客運電力機車速度已從每 小時 160 公里增加到 200 公里，并向 250 公里邁進。 各國制造的電力機車電 壓制較復(fù)雜，不便于國際間鐵路聯(lián)運過軌。近年來國際上已定出幾種電力機車用 標(biāo)準電壓。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。 各種類型的電力機車 （19 張） 電力機車 - 構(gòu)造簡述電力機車由機械部分、電氣部分和空氣管路系統(tǒng)三部分組成。機械部分包括走行部和車體。 走行部是承受車輛自重和載重

6、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)制動裝置、輪對和軸箱、 齒輪傳動裝置和牽引電動機懸掛裝置組成。車體用來安放各種設(shè)備，同時也是乘 務(wù)人員的工作場所，由底架、司機室、臺架、側(cè)墻和車頂?shù)炔糠纸M成。司機室設(shè) 在車體的兩端，有走廊相通。司機室內(nèi)安裝控制設(shè)備，如司機控制器、制動閥、 按鈕開關(guān)、監(jiān)測儀表和信號燈等。兩司機室之間用來安裝機車的全部主要設(shè)備， 有時劃分成小室，分別安裝輔助機組、開關(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頂上。車鉤緩沖裝置安 裝在車體底架的兩端牽引梁上。車體和設(shè)備的重量通過車體支承裝置傳

7、遞到轉(zhuǎn)向 架上，車體支承裝置并起傳遞牽引力與制動力的作用。電氣部分機車上的各種電氣設(shè)備及其連接導(dǎo)線。包括主電路、輔助電路、控制電路以 及它們的保護系統(tǒng)。主電路：電力機車的最重要組成部分。它決定機車的基本 性能，由牽引電動機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 過全部的牽引負載電流，其電壓為牽引電動機的工作電壓 , 或者接觸網(wǎng)的網(wǎng)壓 , 所 以主電路是電力機車上的高電壓大電流的動力回路。它將接觸網(wǎng)上的電能轉(zhuǎn)變成 列車牽引所電力機車制動機故障分析裝置 需的牽引動力。輔助電路：供電給電力機車上的各種輔助電機的電氣回路。輔 助電機驅(qū)動多種輔助機械設(shè)備，如冷卻牽引電動機和制動電阻用的通風(fēng)

8、機，供給各種氣動器械所需壓縮空氣的壓縮機等。輔助電機可以是直流的，也可以是異步 的?？刂齐娐罚河伤緳C控制器和控制電器的傳動線圈和聯(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車主電路和輔助電路中的各種電器按照一定 的程序動作。這樣，電力機車即可按照司機的意圖運行。保護系統(tǒng)：保證上述 各種電路的設(shè)施?？諝夤苈废到y(tǒng) 按用途可分為：供給機車和車輛制動所需壓縮空氣的空氣制動氣路系統(tǒng)。供給機車電氣設(shè)備所需壓縮空氣的控制氣路系統(tǒng)。供給機車撒砂裝置、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)。高鐵電力機車的車型CRH1 CRH2 CEH3 CRH380A CRH380B CRH380C C

9、RH380D CRH6 電力機車 - 分類 簡述電力機車按使用場合可分為：工礦電力機車和干線電力機車兩類。工礦電力 機車多采用直流制，功率和速度一般比干線電力機車小，習(xí)慣上按機車的粘著重 量分級，如 150噸， 100噸， 85 噸， 70噸， 60噸， 50噸和更輕的等級。較大噸位 機車用于標(biāo)準軌距線路，較輕型的機車多用于各種窄軌距線路。干線電力機車按 用途可分為客運電力機車，貨運電力機車，客貨兩用電力機車和調(diào)車電力機車四 種。按照電氣化鐵路采用的電流制來分類，干線電力機車可分為兩類。HXD3型貨運電力機車直流電力機車裝有直流串勵牽引電動機的機車， 接觸網(wǎng)電壓為 1500 伏或 3000 伏

10、直流電壓。直流電力機車的起動和速度調(diào)節(jié)以往是借助于調(diào)節(jié)起動電阻和牽引電動機的串聯(lián) - 并聯(lián)轉(zhuǎn)換來完成的。但這種起動和調(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。在直流電力機車上通常采用牽引電動機磁場削弱的辦法來提高機車速 度，增加機車功率。磁場削弱的級數(shù)一般為二至三級。SS9型客運電力機車交流電力機車接觸網(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)國家如 聯(lián)邦德國、瑞典、瑞士等國亦有采用單相低頻交流制的，此時接觸網(wǎng)電壓為 11 16 千伏, 單相工頻為或 25赫。交流電力機車根據(jù)變流

11、裝置和牽引電動機類型，主 要有以下三種類型。 整流器電力機車：又稱單相 - 直流電力機車，是當(dāng)前 應(yīng)用最廣的一種交流電力機車。在整流器電力機車上，接觸網(wǎng)上的單相高壓交流 電首先通過牽引變壓器降壓，然后通過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，供給牽引電動機。一般采用脈流串勵電動機作為牽引 電動機。這種電力機車有變壓器和整流裝置，因此采用改變變壓器副邊電壓或?qū)?整流裝置實行相位控制的辦法均可改變整流電壓， 從而達到調(diào)節(jié)機車速度的目的。 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。中國的“韶 山”1型電力機車即屬于低壓側(cè)調(diào)壓型。 為了防止動輪空轉(zhuǎn)， 改

12、善機車的粘著性能， 便于牽電力機車電路構(gòu)造 引和制動兩種工況間的相互轉(zhuǎn)換，整流器電力機車也可采用他勵牽引電動機，如 中國試制的“韶山 2 ”型電力機車和瑞典制造的“ Rc”型電力機車即是采用他勵 牽引電動機。 單相整流子電動機電力機車 : 又稱直接式交流電力機車，采 用單相整流子牽引電動機。接觸網(wǎng)上的高壓交流電經(jīng)過變壓器降低電壓后，就直接供電給牽引電動機。這種機車電氣設(shè)備簡單，但單相整流子電動機的換相條件 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- 交流電力機車：有時又稱為單相 -三相電力機車。在這種機車上，接觸 網(wǎng)上的高壓交流電首先通過牽引變壓器降壓、整流，

13、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機或三相同步牽引電動機。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)機車的功率和速度。聯(lián)邦德國研制成的“E120”型電力機車即為此種機車。接觸網(wǎng) 電力機車電力機車本身不帶原動機，靠接受接觸網(wǎng)送來的電流作為能源，由牽引電動 機驅(qū)動機車的車輪。電力機車具有功率大、熱效率高、速度快、過載能力強和運 行可靠等主要優(yōu)點， 而且不污染環(huán)境， 特別適用于運輸繁忙的鐵路干線和隧道多， 坡度大的山區(qū)鐵路。 電力機車是從接觸網(wǎng)上獲取電能的，接觸網(wǎng)供給電力機 車的電流有直流和交流兩種。由于電流

14、制不同，所用的電力機車也不一樣，基本 上可以分為直 -直流電力機車、交 -直流電力機車、交 - 直-交流電力機車三類。 直直流電力機車采用直流制供電，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，電力機車可直接從接觸網(wǎng)上取得直流 電供給直流串勵牽引電動機使用，簡化了機車上的設(shè)備。直流制的缺點是接觸網(wǎng) 的電壓低，一般為 l500V 或 3000 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。交直流電力機車在交流制中，目前世界上大多數(shù)國家都采用工頻（ 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

15、 工業(yè)頻率單相交流串勵電動機，把交流電變成直流電的任務(wù)因機車上完成。由于接觸網(wǎng)電壓 比直流制時提高了很多，接觸導(dǎo)線的直徑可以相對減小，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)電力機車也是 交直流電力機車。交直交電力機車 采用直流串勵電動機的最大優(yōu)點是調(diào)速簡單，只要改變電動機的端電壓，就能很方便地在較大范圍內(nèi)實現(xiàn)對機車的調(diào)速。但是這種電機由于帶有整流子，使 制造和維修很復(fù)雜，體積也較大。而交流無 0 整流子牽引電動機（即三相異步電 動機）在制造、性能、功能、體積、重量、成本、及可靠性等方面遠比整流子電 機優(yōu)越得多。它之所以遲遲不能在電力機車上應(yīng)用，主要原因

16、是調(diào)速比較困難。 改變端電壓不能使這種電機在較大范圍內(nèi)改變速度，而只有改變電流的頻率才能 達到目的。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的先進電力機車。交直交電力機車從接觸網(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機使用。這種機車具有優(yōu)良 的牽引能力， 很有發(fā)展前途。 德國制造的 “ E120”型電力機車就是這種機車。 1958 年中國第一臺電力機車1866 年，德國工程師西門子與技師哈盧施卡聯(lián)營創(chuàng)立電機公司， 發(fā)明強力發(fā)電機， 制成世界上第一列電力機車。第二

17、年在巴黎博覽會上展出，震驚了許多人。 1879年，在柏林的工商業(yè)博覽會上，這輛世界最早的電力火車公開試運行。列車用電 動機牽引，由帶電鐵軌輸送電流，功率為 3 馬力，一次可運旅客 18 人，時速 7 公里。兩年之后 1881 年，柏林郊外鋪設(shè)了規(guī)模雖小，但為世界最初營業(yè)用的電車路 線。同時德國又試驗成功駕空接觸導(dǎo)線供電系統(tǒng)，使電力機車的供電線路由地面 轉(zhuǎn)向空中， 機車的電壓和功率都大大提高。 1895 年，在美國的巴爾的摩一俄 亥鐵路線上首次出現(xiàn)了長途電力機車。機車重96 噸， 1080 馬力，采用 550V直流供電。1901 年，西門子、 哈盧施卡電機公司制造的電力機車在柏林附近創(chuàng)造了時速

18、160 公里的記錄。 電力機車電氣回路示意圖與此同時，在 1880 年，美國愛迪生也進行了電車的實驗。 中國第一臺 電力機車于 1958 年誕生于湖南株洲，命名為“韶山” ，為中國鐵路步入電氣化立 下了汗馬功勞。 電力機車由于速度快、 爬坡能力強、 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的出現(xiàn)而得以發(fā)展我國在運電力機車有：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國產(chǎn)韶山系列電力機車簡表型 號 軸 式 功率kw 速度km/h 調(diào)壓方式 電機電壓（ v） 首臺出廠日期 出廠數(shù)量（臺）截止到 2001 年SS1SS3SS3bSS6SS6bSS7SS4SS4GSS4bSS4cSS5SS8SS9 CoCoCoCoCoCoCoCoCoCoBoBoBoBoBo+BoBo BoBo+BoBo BoBo+BoBo 同 SS4bBoBoBoBoCoCo 390048004800480048004