电力机车

第三节 电力机车 电力机车的牵引动力是电能，但机车本身没有原动力，而是依靠 外部供电系统供应电力，并通过机车上的牵引电动机驱动列车前进。 电力机车优点：功率大，牵引重量大；起动速度快；爬坡性能 强； 易实现多机牵引。 采用电力机车牵引的铁道称为电气化铁道。电气化铁道由牵引供 电系统和电力机车两部分组成。 一、电气化铁路的供电系统 将电能从电力系统传送到电力机车的电力设备总称为电气化铁道的供电系 统，牵引供电系统主要包括牵引变电所和接触网两部分，如下图所示。 供电系统示意图 发电厂发出的电流经升压变压器提高电压后，由高压输电线送到铁路沿线 的牵引变电所。在牵引变电所里把电流变换成所要求的电流或电压后，再转送 到邻近区间和站场线路的接触网上供电力机车使用。 (一) 牵引变电所 牵引变电所是电气化铁路牵引供电的心脏。它一般设在车站附近沿铁路 线布置。牵引变电所的主要任务是将电力系统输送来110kV(220kV)的三相高 压交流电，变换成不低于25kV的工频单相交流电向邻接的区间和站场线路的 接触网送电，供电力机车使用。 牵引变电所向接触网的供电方式有两种，即单边供电和双边供电。 单边供电 双边供电 1、发电厂；2、高压输电线； 3、区域变电所；4、铁路牵引变电 所； 5、馈电线；6、接触网；7、钢轨； 8、回流线；9、接地线； 10、电力机车 1、高压输电线；2、牵引变电所； 3、馈电线；4、接触网； 5、电力机车；6、钢轨； 7、分区亭 (二) 接触网 接触网是架设在电气化铁路上空的输电设备。干线交流电气化铁路均采 用架空接触网。 机车在行驶过程中，通过机车上的受电弓，不断地从接触网上取得电 能。 因此，接触网的安装质量和工作状态将直接影响着电气化铁路的运输能力。 目前，接触网按其悬挂方式分为简单悬挂和链形悬挂两种。 简单悬挂接触网 链形悬挂接触网 1－接触导线；2－吊索； 3－腕臂；4－棒式绝缘子； 5－悬式绝缘子；6－悬吊滑 轮； 7－定位器；8－坠铊 1－接触导线；2－吊弦；3－承力 索； 4－弹性吊弦；5－腕臂；6－拉杆； 7－绝缘子；8－定位管；9－定位 器； 支柱 链形悬挂接触网由支柱和基础、支持装置和接触悬挂三部分组成，如上右图 所示。 定位件用来保证接触导线与受电弓的相对位置，并将接触导线的水平负荷传 给支柱，包括定位管和定位器。依靠定位件可使接触导线既保持纵向水平又保持 横向里“Z”字型，延长受电弓的使用寿命。 锚柱悬挂 三跨锚段关节结构 1－接触导线；2－承力索； 3－绝缘子；⒋－补偿滑 轮； 5－杵环杆；6－补偿绳； 7－坠铊；8－断线制动装置 1－非工作接触导线； 2－工作接触导线；3－转换柱； 4－锚柱；5－电连接； 6－定位装置。 二、电力机车 电力机车靠机车顶部升起的受电弓从接触网上取得电能，并经牵引电动机 转换成机械能牵引列车运行。 (一) 电力机车的基本构造 SS4型电力机车受电弓 电力机车主要由车体及内部电气设备、车架、走行部、车钩缓冲装置和制 动装置组成。 机车设备布置总图 1、司机室；2、1端辅助高压室；3、变压器室；4、2端高压室；5、辅助室 (二) 电力机车的电气设备 电力机车主电路设备示意图 1、受电弓；2、主断路器；3、主变压器；4、整流测压线路；5、电抗器柜； 6、牵引发动机；7、电子柜；8、劈相机；9、通风机组；10、油泵机组； 11、空气压缩机；12、制动电阻柜 TBQ1-6300/25型主变压 器（SS1型电力机车 用） 韶山I型电力机车 主电路电器柜 TGZ6-3000/1500型 硅整流装置 TDZ1-400/25型 空气断路器 XP1型平波电抗器 （SS1电力机车用） ZQ800-1型脉流 牵引电动机 (三) 电力机车的电气制动 电力机车除具有使用压缩空气的自动制动系统外，通常都还装有电气制动系统。 这一方面是因为较长时间使用空气制动的过程中，会引起车轮和闸瓦的严重磨耗和发 热；制动力将随着机车运行速度的提高而减小，另一方面也正是利用牵引电机具有工 作状态可逆性的原理，电力机车才能得以实现电气制动。 电力机车上所采用的电气制动，根据其制动能量利用方式的不同，分为电阻制动 与再生制动两种。电阻制动是当电力机车在制动状态下工作时，牵引电动机在外力带 动下转动，作为发电机运行，把列车所具有的机械能转换成电能全部消耗在制动电阻 上，最终以热能的形式散发到大气中。显然，在电阻制动中，列车所具有的机械能， 全部变为热能，没有得到有效的利用。再生制动是牵引电动机作为发电机运行时，产 生的电能回送到接触网，供区段内电力机车用电或反馈到牵引变电所，回送到一次电 力系统中去。由此可见，电力机车采用再生制动时，不仅具有制动列车的作用，而且 能将列车的机械能变为电能为生产服务。从能量的综合利用来说，再生制动是一种比 较理想的制动方式。但采用再生制动的电力机车上，必须采用全控整流线路，控制线 路复杂，对主电路的保护系统要求也较高。而电阻制动的电路比较简单，机车从牵引 工况转到制动工况比较方便，且工作可靠、稳定，制动速度范围较广。所以，电阻制 动在电力机车上得到了广泛应用。电阻制动的工作原理与内燃机车电阻制动工作原理 相同。 中华之星 交－直－交电传动，再生制动 DJ2型交流传动电力机车 交－直－交电传动，再生制动 SS9型准高速客运电力机车 电阻制动、空气制动 SS8型干线客货运电力机车 电阻制动