基本介紹
發展歷史,背景,研製,試驗,技術特點,總體布置,機車主電路,控制系統,轉向架,車輛保存,技術數據,
發展歷史
背景
隨著電力電子技術的發展，德國於1971年成功研製世界上第一台採用交流傳動技術的鐵路機車——DE2500型柴油機車，其優越的牽引性能很快獲得了鐵路運輸部門認可；此後在DE2500型機車基礎上，進而研製了採用晶閘管牽引逆變器的120型電力機車，顯示出單軸功率大、粘著利用好、維護方便等特點，奠定了當代交流傳動電力機車的技術基礎。
AC4000型電力機車封存在株洲電力機車廠
AC4000型電力機車封存在株洲電力機車廠中國於1980年開始進行交流傳動牽引系統的研究，由株洲電力機車研究所主導，先期分階段進行小功率系統試驗，至1984年完成了20千瓦交—直—交變流器和異步交流電機系統的研究試驗；從1985年起，開展大功率交流傳動系統的研究。1989年9月，中國國內首台300千瓦交—直—交流電傳動系統地面實驗裝置在株洲電力機車研究所研製成功，並通過鐵道部技術鑑定。同年，株洲電力機車研究所成立了中國第一個交流傳動研究室，並在中國鐵道部的支持下，主持了“電力機車三相交流傳動800—1000kW機組地面試驗”重大課題的研究，該研究項目成功研製了包括臥式模擬變壓器、脈衝整流器（四象限變流器）、PWM逆變器及電子控制裝置在內的1000千瓦交流傳動系統，並完成了1025千瓦的牽引特性試驗及800千瓦的再生制動試驗；該項目於1992年通過鐵道部鑑定，1993年獲鐵道部科技成果二等獎。株洲電力機車研究所又承擔了“4000kW交—直—交電力機車1000kW變流裝置”的研製，該項目於1997年獲鐵道部科技成果一等獎。
研製
1991年，中國鐵道部正式立項研製4000千瓦交流傳動電力機車，該型機車被定型為“AC4000”，其中“AC”代表交流電傳動，“4000”代表功率為4000千瓦；AC4000型電力機車由株洲電力機車廠和株洲電力機車研究所共同研製，並被列入第八個五年計畫國家重點科技攻關項目之一。1992年12月，AC4000型機車設計方案通過技術設計審查。1994年，株洲電力機車研究所建造了一個2000千瓦交流傳動試驗台，模擬半台機車的實際運行情況，為AC4000型電力機車的研製提供了大量數據和經驗。
1996年6月19日，AC4000型電力機車在株洲電力機車廠出廠，時任鐵道部部長韓杼濱、副部長傅志寰、湖南省委常委副省長周伯華，株洲市委書記程興漢等領導參加了竣工剪彩儀式。AC4000型電力機車採用交—直—交流電傳動，使用四象限脈衝變流器、PWM逆變器供電、三相異步牽引電動機，裝有微機控制系統，具有工況監控和故障診斷檢測功能，電制動採用再生制動。機車最大速度為120公里/小時，軸式Bo-Bo。AC4000型機車是中國鐵路機車電傳動發展史上的新一個里程碑，於1996年獲國家“八五”科技攻關重大科技成果獎。
試驗
技術特點
總體布置
AC4000型電力機車是四軸貨運電力機車，適用於供電制式為25千伏工頻單相交流電的電氣化鐵路，機車軸式Bo-Bo，持續功率4,000千瓦，最高速度120公里/小時。機車採用了焊接式整體承載結構車體，設兩端司機室。車體從前到後依次為I端司機室、I端輔助室、變流器室（I/II）、II端輔助室、II端司機室。輔助室內設有低壓電器櫃、電抗器櫃、輔助變流器櫃、空氣壓縮機組、牽引電機通風機等設備；變流器室內設有主變流器櫃、高壓電器櫃及冷卻系統；臥式主變壓器安裝於車體底下。
機車採用了特殊的中間走廊和雙邊走廊混合布置模式，其中輔助室採用傳統雙側走廊，而變流器室採用貫通式中間走廊，設備成套化、斜對稱布置。通風系統採用車體通風和獨立風道通風混合模式，其中輔助室採用車體側牆上的百頁窗進風，而變流器、變壓器的冷卻系統採用由車頂通往車底的獨立風道通風。
機車主電路
AC4000型電力機車是交—直—交流電傳動的單相工頻交流電力機車。接觸網導線上的25千伏單相工頻交流電電流，經受電弓進入機車後經過主斷路器再進入主變壓器，交流電經過主變壓器的四個牽引繞組後分別向四組變流器供電，進入四象限脈衝整流器並整流為直流電，然後經過中間直流迴路，再由PWM逆變器轉換成三相交流電輸出，經電機電抗器分別向每個轉向架上的兩台異步牽引電機並聯供電，使牽引電動機產生轉矩，將電能轉變為機械能，經過齒輪的傳遞驅動輪對。機車採用JD103型鼠籠式三相異步牽引電動機，是在YQD-300、JD101S兩種試驗型異步牽引電機基礎上研製而成，額定功率為1025千瓦，採用逆變器轉差控制。
控制系統
AC4000型電力機車採用電子控制系統，設有兩個電子櫃分別控制兩台轉向架的主變流器和輔助變流器，具有機車牽引控制、逆變器實時控制、四象限變流器控制、異步牽引電機閉環控制及系統保護等功能。機車採用轉向架獨立供電和控制方式，當其中一個轉向架的電機找出現故障時，可以切除該轉向架的負載，使機車以半功率故障運行。
轉向架
機車走行部為兩台二軸轉向架，沿用了韶山4型機車轉向架的成熟技術，採用由低合金箱型焊接而成的“日”字型構架，一系懸掛採用軸箱螺旋彈簧與彈性連桿的獨立懸掛結構，二系懸掛為橡膠堆；牽引力或制動力通過推挽式平牽引桿機構傳遞。牽引電動機採用滾動軸承抱軸式半懸掛、單邊剛性直齒傳動。
車輛保存
AC4000型電力機車，在完成各種試驗後，被保存於株洲電力機車廠內。
