電力火車(電力機車)

電力火車(電力機車)

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1879年出世的世界第一台電力機車,是利用兩條鐵軌之間的第三條軌將電力引進機車裡的。隨著電力機車的發展,要使它跑得快,運載量大,就得提高電力機車供電系統的電壓和功率,因而需要使用高壓輸電線和變電裝置。在這種情況下,就不能再使用設在地面上的第三條軌供電的方式了,因為這既不安全,又給使用帶來不便。

基本介紹

  • 中文名:電力火車
  • 時間:1879年
  • 適用:電壓和功率都比較低
  • 主要運用:和諧號系列
  • 優點:跑得快,運載量大
火車簡介,特點,動作原理,結構原理,電力機車種類,

火車簡介

1881年,德國試驗成功一種適合以高壓輸電線供電的電力機車新的供電系統,叫做“高架接觸網”供電系統,也就是將電力機車的供電線路由地面轉向空中。實際上,這種供電系統和現在城市中的有軌電車相似,在車頂上裝著一條“長辮子”。它與以前使用蓄電池的電動機車的主要不同在於,它自身不帶電源,由電廠供電,所以機車的結構比較簡單,但需要一套供電設備。
這種裝有“長辮子”的火車,依靠裝在車頂上的受電弓子把電力從架在空中的電線上引到機車裡。高壓輸電線送來的電是高達110千伏的三相交流電,必須經過牽引變電所變成25千伏的單相交流電,方能供機車使用。因此,在電力機車行駛的鐵道沿線上,每隔50公里左右設一個牽引變電所。變電所的電又被送到鄰近的沿線接觸網上,通過機車上的受電弓將交流電引到機車的整流器上,把交流電變成直流電,使直流電動機旋轉,再經過一套傳動裝置,帶動車輪轉動,機車就會跑動起來。
電力機車雖然問世較早,但直到20世紀60年代才開始受到人們的重視,被大量普遍地使用起來,已成為鐵路機車家族中的佼佼者。

特點

人們將電力機車稱為神通廣大的“火車頭”,就是因為它比蒸汽機車有著以下獨特的優點:
一是它的馬力大,拉得多、跑得快、爬坡的勁頭足。例如,我國在 50年代末期修築的第一條電氣化鐵路——寶 (雞)成(都)鐵路,就充分發揮了電力機車的優越性。從寶雞到成都,第一道關口就是要翻越氣勢雄偉的秦嶺。過去用3台蒸汽機車拉一列950噸貨車上秦嶺時,像老牛拉車每小時才行走18公里。蒸汽機車下坡時是靠閘瓦制動的,而閘瓦因摩擦就會變熱,如果不及時冷卻就難以將機車制動住。為了保證行車的安全,蒸汽機車的下坡速度比爬還慢,有時甚至走走停停,以便使受熱的閘瓦有足夠的時間冷卻。後來用3台電力機車取代同樣數量的蒸汽機車,就能拉著2400噸的貨物,以時速50公里快速上坡,比蒸汽機車在運貨量和速度上都提高了近兩倍。電力機車下坡時,採用電阻制動,使列車能以每小時40公里的速度下坡,既快速又安全。
二是電力機車用的是“乾淨”的電能,它不冒黑煙、揚灰渣,因而不會污染環境。即便是通過幾公里長的隧道,旅客也不必擔心濃煙和廢氣熏人,也不會被討厭的煤灰渣迷住眼睛或弄髒衣服。機車駕駛人員也能在寬敞明亮的司機室進行操作。
三是電力機車操作簡便,出車前的準備時間短,不像蒸汽機車那樣,既要裝煤,又要加水,也不像內燃機車需要加油。無論是在缺水的沙漠地帶,或是在冰天雪地的寒冷地區,只要有電力供應,電力機車就能牽引列車晝夜行駛。
四是電力機車使用的是電能,既可由煤炭、石油來發電,也可由水力、核能、天然氣、地熱、太陽能等發電,能量來源比蒸汽機車和內燃機車豐富,而且效率高。蒸汽機車的熱效率只有 7%;內燃機車的熱效率較高,也僅為28%;而採用火力發電的電力機車,其效率可達30%,若以水力發電時,熱效率高達60%~70%。
本世紀50年代,由於石油得到大量開採,價格低廉,所以世界各國郡在研製和使用內燃機車,而把電子機車放在次要地位。但是,在石油生產國提高石油價格,發生了世界性的石油危機之後,人們又把注意力轉向了電力機車,從而促進了電力機車的迅速發展。
當時歐洲各國的電力機車的發展較快,如瑞士、荷蘭等國研製的電力機車和供城市交通使用的有軌電車。日本製成了一種交直流兩用電力機車,使用更為方便。
我國對電力機車使用很重視,除了建成寶成路電氣化線路外,又修建了多條電氣化線路,大大提高了機車的運載量。與此同時,我國還研製成了“韶山”型電力機車,也投入使用。
電力機車除了在鐵路和城市地面交通(即有軌電車)使用外,還多用於城市中捷運,如義大利米蘭市捷運、我國北京捷運用的電力機車等。現在的北京捷運電力機車上的“長辮子”已經不見了。這是怎么回事呢?原來,它是將“長辮子”從車頂上移到鐵軌旁邊的路基上。這樣,架設和檢修都很方便,但路軌附近有觸電的危險,所以嚴禁乘客跳下站台,以保證人身安全。
目前,有的國家已製成了具有萬匹馬力的電力機車,使火車的速度超過了每小時200公里。還有的在研製14000馬力的大功率電力機車,將會使火車的速度得到進一步提高。看來,電力機車將有著美好的發展前景。

動作原理

機車蓄電池供96V啟動,80KW啟動發電機。啟動發電機發動機車柴油機,柴油機運轉帶動同步主發電機運行,45KW的感應子勵磁機通過整流輸出直流電給同步主發電機轉子勵磁,主發電機正常發電,(當柴油機運轉後 啟動發電機轉成他勵發電機運行發出110V恆定直流電,供給空壓機以及一些機車輔助設備,另外再給機車蓄電池充電),同步主發電機發出三相交流電,經過主整流櫃,供給六台直流牽引電機,最後,機車啟動。

結構原理

電力機車是從接觸網獲取電能,再利用牽引電機驅動的機車,是非自帶能源式的機車。隨著電力機車的發展,要使它跑得快,運載量大,就得提高電力機車供電系統的電壓和功率,因而需要使用高壓輸電線和變電裝置。在這種情況下,就不能再使用設在地面上的第三條軌供電的方式了,因為這既不安全,又給使用帶來不便。

電力機車種類

直流電力機車
這種機車在國內套用最廣,城市電車、捷運、鐵道運輸等方面都有套用,但受接觸網電壓的影響,機車功率受到一定限制。
單相低頻交流電力機車
單相低頻交流電力機車
這種機車採用單相整流子牽引電機(現在也有用直流他勵牽引電機的),主要問題是整流要求採用較低的供電頻率比如16又三分之二赫茲或者25赫茲這種機車在歐美有套用,需要設立專門的發電廠和變頻裝置。
單相工頻交流電力機車
也成為整流器式電力機車,這種機車是國內普遍採用的,像韶山1型、韶山3型等。
其他
(1)、採用直流他勵牽引電機的機車 像韶山2型
(2)、採用交流無換向器牽引電機的機車交-直-交制 交-交制的機車已經在這種系統中套用,像德國的ICE型高速電動車組株洲廠的DJ2型等等,電力機車由機械、電氣、空氣管路三大系統組成,下面簡要說一下 整流器式和交直交電力機車原理:接觸網供單相交流電-機車內牽引變壓器降壓-整流後變成直流電-供給直流牽引電機-牽引電機旋轉帶動機車運行
中國的和諧號高速火車的具體型號:
CRH1 CRH2 CRH3 CRH5 CRH380A CRH380B CRH380C CRH380D CRH6

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