电力机车基本知识

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中国电气机车发展史 1961年8月15日，我国第一条电气化铁路宝成线（宝 鸡—凤洲段）正式通车，从此揭开了中国电气化铁 路的序幕。1998年5月，广深线成为中国第一条准高 速电气化铁路，时速为200公里。2006年京沪线开始 施工，设计时速350公里。
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绪论
世界电气机车发展史 1825年，英国建立了第一条铁路。1879年5月31日在 德国柏林的世界贸易博览会上，由西门子公司和哈 克斯公司展出了世界上第一条电气化铁路，迄今已 有130年的历史。20世纪60年代，世界上第一条高速 电气化铁路----东京到大阪的新干线在日本建成。到 20世纪80年代，法国和德国先后建成了时速超过300 公里的高速电气化铁道。
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国家干线电力机车的技术发展
从试制引燃管电力机车到生产硅整流器和晶闸管机车 SS1 1958 年和1960 年试制出两台交-直电力机车，是参照国外 一种新试制而未经考验的引燃管机车，结合我国铁路情况设计 的。1960年参加宝秦段通电试车，机车工作不可靠，主要为上 引燃管容易出现逆弧现象，调压开关工作不稳定。经两次改进 和线路运行考验后，在004号机车上用硅整流器成功地代替引 燃管后，经过运用和鉴定，从008号机车起小批量生产，适应 了当时电气化铁路的需要。又经过几次重大改进，根据需要， 产量逐渐扩大。这种SS1型机车是我国第一种主型电力机车。到 1988年停产，共生产了826台。
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工频单相交流制
特点：变电所简化；电压提高（25kV)；牵引变电所间 距增大；电力机车功率提高，可实现高速重载 ；能源 直接取自电力网。 优点：电力系统供电功率大，速度高，起动快，过载 能力强，输送能力大；可充分利用多种能源，能源利 用率高，运费低（运营费用低，劳动生产率高）；不 污染环境。 缺点：一次性投资高；设备复杂；对通讯线路产生干 扰；对电力系统产生谐波干扰和不对称影响
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SS3B 该车为株厂2002年为中国铁道部开发的一种新型 重载货运电力机车，由两节完全相同的6轴电力机车通
过内重联环节连接组成的12轴重载货运电力机车，每节
车为一完整系统。机车的每节机车装有一台牵引变压 器，两台整流器，每台整流器给三台并联的直流牵引
电机供电，每台牵引电机在故障情况均可单独隔离，
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牵引网供电制式
按牵引网供电电流制式，可分为： 直流制、低频单相交流制、工频单 相交流制
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供电制式
直流制 特点：电力机车构造简单；接触网电压受限制(牵引电 机端电压) →初期3.3kV/6.6kV→接触网复杂、供电距离 短→变电所密度大→造价高；但对铁路沿线通讯干扰 小。 用于地铁、城市交通轻轨运输系统、工矿运输系统。 低频单相交流制 采用25Hz或16 2/3Hz低频电压（减轻牵引电机的换向负 担）。 实现方法：变频或建低频发电厂。 牵引变电所的设备和运行电力动车组
1、中华之星 列车最高运营速度可达270km／h。由2节 动力车和9节拖车组成。动车组采用交一直一交电力牵 引方式。应用在秦沈线，投资1.3亿人民币。运行了53.6 万公里。 2、蓝箭 2000年研制的交流传动高速电动旅客列车组 3、大白鲨 DDJ1型200km/h高速动车组 4、“中原之星” 动车组为动力分散型、交流传动电 动车组，首列动车组于2001年10月生产下线。目前，配 属郑州铁路局，在郑武线上运营。
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后期的技术发展
SS8 韶山8型电力机车是"八五"期间国家重点科技 攻关项目，由株洲电力机车厂于1994年研制成功， 它的成功填补了我国快速客运电力机车的空白。随 着电气化铁路的不断发展，韶山8型电力机车目前成 为我国快速客运的主型机车。 韶山8型电力机车曾创 造了中国铁路机车的最高速度240km。
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SS4 SS4型晶闸管机车于1985年试制，取消了调压开关。
机车为8轴，额定功率为6400KW，每轴的功率、牵引 力、电制动力都比SS1和SS3大，适合牵引重载列车。牵 引电动车采用合理的较低电压和改进的绝缘系统。受 电弓改用单臂型。主断路器改用真空型。但是运行后 发现问题较多，与国外同类型机车相比，技术档次较 低，故开始研制SS4B。
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3、车体与转向架连接装臵
也称二系弹簧悬挂，设臵在车体与转向架之间。
4、牵引缓冲装臵
牵引装臵即指车钩，它是机车与列车的连接装臵， 为了缓冲连挂和运行中的冲击，还设臵有缓冲器。
1、一系悬挂
2、车体
3、二系悬挂 25
4、转向架构架
5、轴箱
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HXD1 株洲机车厂 西门子技术转让 2（B0-B0） HXD2 大同机车厂阿尔斯通技术装让 2（B0-B0） HXD3 大连机车厂 东芝技术转让 C0C0
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电力机车的组成及机械部分的组成和作用
一、电力机车的组成 电力机车由电气部分、机械部分和空气管路系统 组成。 电气部分包括牵引电动机、牵引变压器、整流硅 机组等各类电气设备。通过它们把取自接触网的电能 转变为机械能，同时实现对机车的控制。 机械部分包括车体、转向架、车体和转向架的连 接装臵和牵引缓冲装臵。 空气管路系统包括风源系统、制动机管路系统、 控制管路系统和辅助管路系统。
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近期的技术发展
交流传动车 1996年，AC4000型交流传动电力机车成为中国第一台交流传 动电力机车。 KZ4A型机车是株厂2001年11月研制的交流传动高速客运电力 机车。该型机车试用于哈萨克斯坦共和国的铁路干线，最高 时速可达210km/h。机车在研制过程中坚持了先进、成熟、经 济、适用、可靠的原则。首台样车于2004年3月12日剪彩下线。 乌兹别克斯坦机车是株州机车厂参与国际市场竞争中标的又 一国际项目。
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电力牵引供电系统
电力牵引供变电系统是指从电力系统接受电能，通 过变压，变相后，向电力机车供电的系统。牵引供电 回路是由牵引变电所、馈电线、接触网、电力机车、 钢轨、地或回流线构成。另外还有分区亭、开闭所、 自耦变压器站等。
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分区亭设于两个牵引变电所的中间，可使相邻的 接触网供电区段实现并联或单独工作。 开闭所，是将高压电力分别向周围的几个用 电单位供电的电力设施，位于电力系统中变电站 的下一级。其特征是电源进线侧和出线侧的电压 相同。当然，区域变电站也具有开闭所的功能。 但需明确的是，开闭所是区别于变电站而言的。 在铁路电力系统中，开闭所（sub-section post） 牵引网有分支引出时，为保证不影响电力牵引安 全可靠供电而设的带保护跳匣断路器等设施的控 制场所。多设于枢纽站、编组场、电力机务段和 折返段等处。
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SS9 SS9型六轴干线大功率准高速客运电力机车是我 国干线铁路牵引旅客列车功率最大的机车。 持续功率 4800kW、最大功率5400kW，Co-C。轴式、牵引工况恒 功速度范围为99-160km／h，最高速度为170km／h。机 车主电路采用三段不等分半控桥整流电路，三台电机 并联，无级磁场削弱及加馈电阻制动，实现了机车全 过程的无级调速。机车采用恒流准恒速的特性控制方 式，装有防空转／滑行保护系统、轴重转移补偿控制、 轮轨自动润滑系统、列车安全监控装臵。采用LCU逻辑 控制单元及微机控制系统，使机车控制系统具有控制、 诊断、监测功能。
保证其他电机正常工作，以提高机车的利用率。
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技术发展和新型电力机车
80年代后期，晶闸管电力机车技术又有发展，其中由于电力 电子控制技术进展较快，我国除自动研究开发外，还吸收了 一些国外先进技术。在购买技术性能好的8K型（8K型电力 机车是中国铁路引进的双机重联8轴大功率干线货运用电力 机 车。8表示接车轴数，K表示采用可控硅二极管整流装臵。 8K是法国阿尔斯通（ALSTHOM）公司专门为中国铁路设计 制造的，中方参与了8K型机车设计。机车时，与国外工厂合 作在国内制造两台，达到同样技术水平。有10多种部件得到 了技术转让，也吸收了一些大部件中一部分先进的设计和工 艺。一些引进的技术，经消化后已用于国产新兴机车和改进 型机车上。
我国主要电力机车的介绍
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几种电力机车参数比较
车型
项目
制造年代 机车总重量 轴重
SS3B
1992 138 t 23t
SS4G
1993年 184 t 23t
SS7
1996年 138t 23t
SS8
1997年 88t 22t
SS9
2001年 126t 21t
轴列式
机车功率（持 续制） 机车最大速度 机车持续速度 起动牵引力 持续牵引力 车钩中心线距
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（3）轴箱：用以固定轴距，保持轮对正确位臵， 安装轴承等。 （4）轴箱悬挂装臵：也称一系弹簧。缓冲轴箱以 上部分的振动，减少运行中的动力作用。 （5）齿轮传动装臵：通过降低转速，增大转矩， 将牵引电动机的功率传给轮对。 （6）牵引电动机：将电能变成机械能转矩，传给 轮对。 （7）基础制动装臵：是机车制动机制动力的部分， 主要由制动缸、传动装臵、闸瓦等组成。
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二、电力机车机械部分的组成及各部分的作用
1、车体——是电力机车上部车厢部分，可分为： （1）司机室：乘务人员操纵机车的工作场所。 （2）机器间：用于安装各种电气和机械设备。 2、转向架——是机车的走行部分，是电力机车 机械部分中最重要的部分，主要有： （1）构架：是转向架的基础受力点，也是各种 部件的安装基础。 （2）轮对：是机车在线路上的行驶部件，由车 轴、车轮和传动大齿轮组成。
C0-C0
4320kW 100km/h 48km/h 490kN 316.7kN 21416mm
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DJ型号交流传动电力机车是我国第一台具有自主知 识产权的商用型交流传动电力机车。主要用于既有 干线客运牵引和高速专线牵引，是一种能覆盖普速、 快速、高速区段的通用型号客运电力机车。空气制 动系统采用DK1电空制动系统,电制动采用再生制动， 其牵引、制动工况功率因数接近1，比传统相控机车 接触网电流可降低20%，功耗减小50% 。
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SS 2 1969年曾制造过一台SS2型机车，采用高压侧调压 开关和低压全H级绝缘牵引电动机，后来成为科研性试
验车，如晶闸管、他励电机等都先在该车上试用试验。
SS3 国内制成晶闸管后，电力机车上先将它用于SS1型 机车的调压开关的级间平滑过渡，提高了机车可靠性。 在8个电压级上运行时功率因数和谐波干扰仍保持原二 级管整流机车水平。电子控制系统有恒流限压特性， 一些新技术先在SS1型机车上试验，1978年试制出第一 台这种改进型机车，称SS3型。到1992年共生产了689 台，以后生产改进的SS3B型。
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后来，制造的电力机车有SS5型（最高速度140km/h，
带再生制动）、SS8型（170km/h）、SS6型（1500V牵 引电动机）、SS6H型（1020V牵引电动机）、SS7型 （B0-B0-B0轴式、全叠片电机）。改进型的电力机车有 SS4G和SS4B、SS3G型。使用的新技术有：特性控制 （多级恒流起动、准恒速运行）、防空转防滑行装臵、 加馈电阻制动、功率因数补偿、牵引电动机用全H级或 H/C级绝缘、轴重转移电气补偿、空心轴传动等。