1、電力機車 電力機車的牽引動力是電能，但機車本身沒有原動力，而是依靠外部供電系統(tǒng)供應電力，并通過機車上的牽引電動機驅(qū)動列車前進。 采用電力機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)和電力機車兩部分組成。由電力機車實施的牽引運行稱為電力牽引，是世界各國公認的最佳鐵路牽引方式，我國鐵路牽引動力現(xiàn)代化的主要方向就是大力發(fā)展電力牽引。電力機車汽車與交通學院 交通教研室 孟亞東一、電力牽引的優(yōu)越性二、電力機車的分類三、電力機車發(fā)展概況四、電力機車工作原理及其組成五、電力機車的基本參數(shù)六、我國電力機車瀏覽Contents汽車與交通學院 交通教研室 孟亞東一、電力牽引的優(yōu)越性二、電力機車的分類三、

2、電力機車發(fā)展概況四、電力機車工作原理及其組成五、電力機車的基本參數(shù)六、我國電力機車瀏覽Contents 1. 電力機車與其它類型機車相比其主要優(yōu)點: 單機功率大：由于機車上沒有牽引用的能源(發(fā)動機及其燃料)，使得同等機車功率下機車重量輕；同等機車重量下機車功率大。 過載能力強(爬坡性能好)：牽引電動機過載能力強，對坡道、氣溫、氣壓、缺水、高原地帶都有較強的適應性。下坡道可方便地使用電阻制動或再生制動，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，提高運能。汽車與交通學院 交通教研室 孟亞東一、電力牽引的優(yōu)越性二、電力機車的分類三、電力機車發(fā)展概況四、電力機車工

3、作原理及其組成五、電力機車的基本參數(shù)六、我國電力機車瀏覽Contents電力機車一般是按照電力機車的供電電流制及所采用的牽引電動機型式來分類。直流與交流制供電的電氣化鐵道上使用的電力機車分別為直流供電電力機車和交流供電電力機車。 1.直流供電電力機車 牽引運行時，由電網(wǎng)獲得直流電、一般使用直流牽引電動機工作（不包含現(xiàn)在的地鐵），驅(qū)動機車運行。該結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，易于維修，運用也比較可靠，而且容易實現(xiàn)再生制動。其缺點是接觸網(wǎng)電壓不高(一般為15003000V)，送電距離受到限制、變電所數(shù)目多，接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)復雜、笨重。2、按機車軸數(shù)不同可分為4軸、6軸、8軸等電力機車。3、按電流制不同可分為單相低

4、頻制（25Hz、Hz）單相工頻制（50Hz）整流器式電力機車三相異步電動機電力機車 單相低頻電力機車的牽引電動機是單相整流子電機，機車直接從接觸網(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1115KV，有效地克服了直流制電力牽引的不足，缺點是供電頻率與工業(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)之間設置復雜的變頻設備。 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車，它由接觸網(wǎng)受入單相交流電，經(jīng)機車內(nèi)的整流器整流后，供給直流(脈流)牽引電動機進行工作，接觸網(wǎng)供電電壓一般為20

5、25KV。這種機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，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。 變流技術(shù)-工作原理牽引變流器是機車傳動級控制的核心部件，其功能是實現(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運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)整流器和電機側(cè)逆變器兩部分組成。變流技術(shù)-工作原理交流電機直流電機 三相交流異步牽引電機：1.結(jié)構(gòu)簡單，堅固耐用，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械損耗，大大減少了維修工作量；3耐振動、沖擊，適合于風雪，多塵，潮濕等惡劣環(huán)境；交流傳動電

6、力機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，提高了無故障運行的公里數(shù)，縮短了檢修時間，減少了維修費用。故障率降低可以提高設備利用率，進而減少動車段備用動車數(shù)量。國外運用表明，在相同條件下，交流傳動電力機車的維修費用僅為相控電力機車的1/3，每年的運營費用僅為相控電力機車的50%左右。我國韶山系列交直傳動電力機車的效率一般在0.810.83，而交流傳動電力機車的效率能達到0.840.86。交直傳動電力機車的動力制動一般是電阻制動，制動過程中的動能轉(zhuǎn)化為制動電阻上的熱能消耗掉；交流傳動機車的動力制動一般采用再生制動，將制動過程中的動能轉(zhuǎn)化為電能回饋回電網(wǎng)。2003年7月22日

7、在中國大秦線，進口DJ1交流傳動電力機車雙機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，再生制動發(fā)電15099度，合計用電3515度；22日同樣行程，DJ1交流傳動電力機車雙機牽引一萬兩千噸貨物列車，牽引用電15222度，再生制動發(fā)電18066度，合計用電2844度，符合中央提出的“節(jié)約社會” 精神。汽車與交通學院 交通教研室 孟亞東一、電力牽引的優(yōu)越性二、電力機車的分類三、電力機車發(fā)展概況四、電力機車工作原理及其組成五、電力機車的基本參數(shù)六、我國電力機車瀏覽Contents3.提高階段（自80年代末開始2005年左右）：在消化吸收引進機車技術(shù)的基礎(chǔ)上，對已開發(fā)的機

8、車進行了技術(shù)改造，并結(jié)合我國傳統(tǒng)的牽引電機并聯(lián)的主電路形式，相繼開發(fā)SS5、SS8、SS6B、SS7等型號的電力機車。（微機控制，相控調(diào)壓） 發(fā)展與演變的主要特點： （1）技術(shù)進步快有級開關(guān)調(diào)壓，相控無級調(diào)壓，變壓變頻； 電阻制動，加饋制動（增大低速制動能力），再生制動； 粘著系數(shù)利用率達95%以上； 繼電器控制，電子裝置控制，微機控制與LCU、多CPU分布式實時總線控制； 機械特性的改進； 所有的電器件絕緣等級不斷提高。 （2）功率大幅度增長 交直傳動3900kW，交直交9600kW軸功率（單電機）： 貨運：650kW800kW 客運：900kW1600kW1、電力機車的組成 電力機車是由機

9、械部分、電氣部分和空氣管路三部分組成的。 機械部分包括車架車體、走行部（轉(zhuǎn)向架）、鉤緩等等。SS3B機械系統(tǒng)介紹轉(zhuǎn)向架：兩臺完全相同并各自獨立的轉(zhuǎn)向架，C0-C0，即六根車軸全部是動軸，且單獨傳動方式。車體 ：兩端司機結(jié)構(gòu)。車內(nèi)設備按斜對稱平面布置。全車共分七個室。端司機室端輔助室端高壓室變壓器端高壓室端輔助室端司機室2、電力機車的組成（空氣系統(tǒng)） 空氣管路系統(tǒng)包括空氣制動機管路系統(tǒng)、控制氣路系統(tǒng)和輔助氣路系統(tǒng)三部分，分別實現(xiàn)機車的空氣制動、機車上各種設備的風動控制，并向各種風動器械供風。風源，制動機管路，控制管路和輔助管路系統(tǒng)一、風源兩臺NPT-5型空氣壓縮機組、空氣壓力調(diào)節(jié)器、高壓安全閥、

10、止回閥、油水分離器、總風缸等。二、控制氣路：輔助空氣壓縮機、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、低音風笛及其風管路所組成。四、制動機是空氣管路系統(tǒng)的一個主要組成部分，也是機車的一個重要部件。ss3型采用了我國自行研制DK-1型電空制動機。 SS3B空氣管路介紹2、電力機車的組成（電氣系統(tǒng)）電氣部分包括機車上的各種電氣設備及其連接導線。電氣設備主要有受電弓、主斷路器、牽引變壓器、硅整流裝置、平波電抗器、牽引電動機和制動電阻柜等。為了保證機車的正常運行，機車上還有許多輔助電氣設備和控制電器。 本PPT最后部分單獨進行介紹！電力機車的基本構(gòu)造與原理電力機車的工作原理 （交

11、直傳動） 電力機車運行時，受電弓升起，從接觸網(wǎng)上取得25KV單相工頻交流電，通過主斷路器進入牽引變壓器，將接觸網(wǎng)的高壓交流電變?yōu)榈蛪航涣麟姡缓蠼?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，供給牽引電動機。 牽引電動機旋轉(zhuǎn)帶動車軸和車輪轉(zhuǎn)動，由于輪軌間的粘著作用從而產(chǎn)生牽引力使列車前進。牽引電動機的轉(zhuǎn)速不同，機車的運行速度就不同。電動機的轉(zhuǎn)向改變，機車的運行方向也隨之改變。 牽引電動機還可做發(fā)電機運行，將列車運行的機械能變?yōu)殡娔埽M行電阻制動。汽車與交通學院 交通教研室 孟亞東一、電力牽引的優(yōu)越性二、電力機車的分類三、電力機車發(fā)展概況四、電力機車工作原理及其組成五、電力機車的基本參數(shù)

12、六、我國電力機車瀏覽Contents(一) 功率 電力機車的功率有小時功率和持續(xù)功率 1、小時功率：就是在額定電壓、正常溫升、正常通風、整流子檢查孔關(guān)閉條件下，牽引電動機工作一小時發(fā)出的最大功率。與之對應的為小時狀態(tài)、小時電流、小時轉(zhuǎn)速、小時力矩、小時升溫、小時牽引力、小時功率因素等。 2、持續(xù)功率：就是在額定電壓、正常通風、正常溫升、整流子檢查孔關(guān)閉條件下，牽引電動機長期工作發(fā)出的最大功率。與之對應的為持續(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 機車牽引一定重量的車列運行時，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，即: 1、機車最大

13、運用速度：是設計機車時給定的最大速度，根據(jù)這個速度確定走行部的結(jié)構(gòu)和參數(shù),校驗曲線通過以及選用制動方式等。 2、機車計算速度：機車牽引規(guī)定重量的車列通過限制坡道的最低運行速度稱為機車計算速度。或者說，用以計算機車牽引重量的速度叫做機車計算速度。(二) 速度 3、機車的持續(xù)速度：機車在全功率工況下，其冷卻裝置的能力所能容許的持續(xù)運行的最高速度叫機車的持續(xù)速度。 對電力機車來說，機車持續(xù)速度是指機車在全功率下，以持續(xù)電流工作時的機車速度。(三) 牽引力 電力機車的三個特征牽引力系指起動牽引力、計算牽引力和持續(xù)牽引力。 1、起動牽引力：機車起動時所能發(fā)出的最大牽引力叫起動牽引力。為防止車輪發(fā)生空轉(zhuǎn)，

14、起動牽引力要低于起動時的粘著牽引力，同時起動牽引力要保證列車能在限制坡道上起動。對電力機車來說，起動牽引力也可能受起動電流的限制。 2、計算牽引力：在全功率工況下，對應機車計算速度下的牽引力稱為計算牽引力。計算牽引力受計算速度下的機車粘著的限制。 3、持續(xù)牽引力：機車在全功率工況下運行時，對應持續(xù)速度的牽引力稱為持續(xù)牽引力。 汽車與交通學院 交通教研室 孟亞東一、電力牽引的優(yōu)越性二、電力機車的分類三、電力機車發(fā)展概況四、電力機車工作原理及其組成五、電力機車的基本參數(shù)六、我國電力機車瀏覽Contents電力機車的基本構(gòu)造與原理各型電力機車技術(shù)參數(shù)、速度特性、牽引（力）特性、制動特性、供電特性、總

15、效率不同各型電力機車包括電氣、機械和空氣管路三大系統(tǒng)。 不同型號的電力機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車的電氣系統(tǒng)三大電路與電制動 電力機車上設有主電路、輔助電路和控制電路三條電氣回路，機車上所有的電氣設備都在這三條電器回路中。（1）主電路 主電路將產(chǎn)生機車牽引力和制動力的各種電氣設備連成一個電系統(tǒng)，實現(xiàn)機車的功率傳輸。 主電路中包括的電氣設備主要有受電弓、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、牽引電動機和制動電阻等。1 電力機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、高壓電器柜、平波電抗器、制動電阻柜及電

16、路保護裝置等組成，是產(chǎn)生機車牽引力和制動力的主體電路，或稱動力電路。主電路又按電壓級可分為網(wǎng)側(cè)（25kV側(cè)）高壓電路、調(diào)壓整流電路和牽引制動電路三級。+(保護電路) C0-C0主電路舉例 調(diào)壓方式：主變低壓側(cè)晶閘管不等分三段半控橋式相控調(diào)壓方式。一橋為1/2U半控大橋，二、三橋均為1/4U半控小橋。整流方式：單相不等分全波橋式整流電路供電方式：轉(zhuǎn)向架獨立供電方式電阻制動：電阻制動、低速加饋保護形式：有短路、過流、過載、過電壓、接地保護等多種功能裝置主電路基本型式：“交直傳動系統(tǒng)”主電路舉例電阻制動工況勵磁電路原理圖主電路舉例電阻制動工況牽引電機接法主電路舉例主電路接地保護系統(tǒng)原理圖主電路舉例S

17、S7E機車主電路1、主傳動復勵牽引電動機 C0-C02、牽引電機供電方式架控3、三段半控橋相控整流，復勵電路，無級調(diào)壓，磁場削弱采用調(diào)節(jié)復勵電機的他勵電流的無級調(diào)節(jié)4、加饋電阻制動主電路舉例 SS7E機車主電路牽引繞組a1-x1,a3-x3電壓為675.6V;a5-x5為勵磁繞組168.9V。主電路舉例 l）受電弓：機車頂部裝有兩套單臂受電弓，受電弓緊壓接觸網(wǎng)導線滑行摩擦從電網(wǎng)上取得電流。機車運行時機車只需升起一套受電弓，另一受電弓作為備用。接觸網(wǎng)上送來的25千伏工頻單相交流電就由此引入機車。(圖3-57)圖3-57 TSG3630/25受電弓主電路舉例 2）主斷路器：主斷路器是用來接通或斷開

18、電力機車高壓電路的。當主電路發(fā)生短路、接地或整流調(diào)壓電路、牽引電動機等設備發(fā)生故障時，它能自動切斷機車電源，實現(xiàn)對機車上設備的保護。主電路舉例 4）調(diào)壓開關(guān)：用來調(diào)節(jié)牽引變壓器中副邊牽引繞組的輸出電壓，從而使牽引電動機的端電壓得以改變，以達到機車的調(diào)速目的。 3）主變壓器：又稱牽引變壓器，它把從接觸網(wǎng)上取得的 25千伏高壓電降低為牽引電動機所適用的電壓。變壓器共有四個繞組：一個原邊繞組接25千伏高壓電；三個副邊繞組，其中牽引繞組用來向牽引電動機供電；勵磁繞組用在電阻制動時給電動機提供勵磁電流；輔助繞組用來給機車的輔助電機供電。 5）電抗器：由于牽引電動機本身的電感極小，不足以將整流后的電流濾平

19、到所需要的范圍。因此，在牽引電動機電路中串接一個增大電感的平波電抗器，以減小整流電流的脈動。主電路舉例 （2）輔助電路 輔助電路電源來自主變壓器的輔助繞組，通過劈相機將單相交流電轉(zhuǎn)變成三相交流電后，供給牽引通風機；油泵機組和空氣壓縮機等輔助電機使用。輔助電路主要由供給三相交流電的劈相機和各輔助機械牽引通風機、空氣壓縮機、制動風機、油泵以及司機室熱風機、電熱玻璃、自用電插座和相應的各電阻接觸器等組成。因為是專向中輔助機械供電的電路，故稱輔助電路，它是保證主電路發(fā)揮功率和實現(xiàn)性能所必不可少的電路。按電壓等級可分為380V、220V兩個部分。 輔助電路特點（供電品質(zhì)）：輔助電源有（-24+16）%超

20、高量的電壓波值。由劈相機實現(xiàn)單-三相供電系統(tǒng)，使電壓、電流呈三相不對稱供電特性。輔助電源存在高次諧波分量包括：電源電路負載電路保護電路輔助電路 （3）控制電路 控制電路將主電路和輔助電路中各電氣設備的控制電器（包括各種控制開關(guān)、接觸器、電空閥等）同電源、照明、信號等的控制裝置連成一個電系統(tǒng)。控制電路控制電路就即主令電路，司機通過主令電路發(fā)出指令來間接控制機車主電路及輔助電路，以完成各種工況的操作。它由110V直流穩(wěn)壓電源，蓄電池組，及控制機車牽引、制動、向前、向后、加速停車，控制各輔助機械開停和各照明工作等有關(guān)的主令電器，各種功能的低壓電器及開關(guān)等組成。電子電路主要環(huán)節(jié)有牽引特性控制，電制動特性控制，空轉(zhuǎn)、滑行保護裝置控制等。 控制電