铁路机车车辆第五章电力机车

2019/8/41铁路机车车辆22019/8/4第五章电力机车教学重点了解电力机车的分类、型号几功率教学难点掌握电力机车的工作原理本课题重点与难点32019/8/4一、电力机车概述电力牵引在铁路运输中的地位、发展方针：大力发展电力牵引和内燃牵引，以电力牵引为主。发展：1879年5月31日第一条电气化铁路问世、1958年韶山1型问世。电力牵引的特点及优越性特点：1．功率大2．速度高3．效率高4．过载能力强优越性：1．运输能力强2．经济效果显著3．合理利用能源4．劳动条件好5．加强了行车安全6．有利于实现城乡的电气化42019/8/4中国电力机车的研制开始于1958年。当时的铁道部田心机车车辆工厂，也就是现在的株洲电力机车工厂在协助湘潭电机厂制造工矿电力机车的同时，设计并试制铁路干线电力机车。1958年12月28日，中国第一台干线铁路电力机车试制成功，命名为6Y1型。52019/8/41968年，经过对6Y1型10年的研究改进，在中国半导体工业发展的条件下，将引燃管整流改为大功率半导体整流，试制出韶山1型，代号SS1。1969年开始批量生产，到1988年止，共生产826台。机车持续功率3780kW，最大速度90km/h，车长19400mm。韶山1型电力机车获全国科学大会奖。62019/8/41969年，株洲电力机车研究所和株洲电力机车工厂联合研制了韶山2型电力机车试验车，代号SS2。72019/8/4株洲电力机车工厂1978年设计试制的大功率电力机车韶山3型客货两用干线电力机车、代号SS3。1989年开始批量生产至今。82019/8/4韶山3B型重载货运电力机车，代号SS3B。株洲电力机车厂2002年在SS系列机车的设计平台上开发的一种12轴重载货运电力机车。92019/8/4韶山4改进型电力机车，代号SS4G。是在SS4、SS5和SS6型电力机车的基础上，吸收了8K机车一些先进技术设计的。102019/8/4韶山5型准高速电力机车，代号SS5。为准高速铁路试制的样车。112019/8/4韶山6型干线客货运电力机车，代号SS6。株洲电力机车工厂制造的国际招标中标机车。机车功率持续4800kW，最大速度100km/h，车长20200mm。122019/8/4韶山7型干线客货两用电力机车，代号SS7。是大同机车工厂自行研制开发的新型电力机车，该机车填补了我国山区小曲线区段线路客、货运电力机车的空白，荣获国家级科技进步二等奖及铁道部科技进步一等奖。132019/8/4韶山7B型重载货运电力机车，代号SS7B。大同机车厂1996年设计完成，1997年试制成功的一种新型的重载货运电力机车。142019/8/4韶山7D型客运电力机车，代号SS7D。由大同机车厂、株洲电力机车研究所、成都机车车辆厂联合研制的适应我国铁路提速需要的新产品，是目前国内技术水平最为先进的交直传动客运电力机车。152019/8/4韶山7E型客运电力机车，代号SS7E。是最新开发的客运机车。162019/8/4韶山8型快速客运机车，代号SS8。株洲电力机车厂于1994年研制成功，填补了我国快速客运电力机车的空白，目前成为我国快速客运的主型机车。曾创造了中国铁路机车的最高速度240km／h。172019/8/4韶山9型干线客运电力机车，代号SS9。以成熟的韶山型系列电力机车技术为基础，采用了许多国际客运机车先进技术，是我国干线铁路牵引旅客列车功率最大的机车。机车功率持续4800kW，最大速度170km/h。182019/8/4“春城”号电动车组，长春客车厂为迎接“99”昆明世界园艺博览会开发制造的中国首列商业运行电动车组。该电动车组为无污染的环保型绿色交通工具。具有普通旅客列车所无法比拟的灵活编组、机动开行的优点，又具有公路交通工具无法比拟的速度快、运量大、效率高、投资省、安全性好的优点。动车组总功率为2160kW，设计速度120km/h。192019/8/4“先锋”号交流传动电动车组，是南京浦镇车辆厂负责总体研制的我国第一列交流传动动力分散电动车组，首列电动车组命名为“先锋”号。列车运营速度200km/h，最高试验速度250km/h，总定员424人。202019/8/4“中原之星”交流传动电动车组，适用于中、短途快速旅客运输。由株洲电力机车厂、四方机车车辆股份有限公司、株洲电力机车研究所三家单位联合研制生产。首列动车组于2001年10月生产下线，配属郑州铁路局，于郑武线上运营。最高运营速度160km/h，总定员1178人。212019/8/4“大白鲨”高速电动车组，株洲电力机车厂研制的中国第一台正式进入高速领域的动力集中式高速动车组，是我国强大机车家族的又一精心完美之作。最大速度200km/h。222019/8/4“蓝箭”交流传动高速电动车组是为满足广深线“小编组、高密度、高速度”的公交化客运要求，由株洲电力机车厂、株洲电力机车研究所、长春客车厂和广铁集团于2000年共同研制的新一代交流传动高速电动旅客列车组。基本编组定员为421人，连挂编组定员约800人。最大速度220km/h。232019/8/4“中华之星”高速电动车组，该电动车组将成为我国京沈快速客运通道的主型列车及未来高速铁路的中短途高速列车和跨线快速列车。列车最高运营速度可达270km/h，是目前我国商业运行时速最快的电动车组。2002年11月27日，“中华之星”在秦沈客运专线综合试验中，成功创造了中国铁路的最高速度321.5km/h。该动车组广泛地采用了国内、外的先进技术，列车的整体技术性能达到国外同类产品的先进水平。242019/8/4中国乃至世界上第一条高速磁悬浮铁路商业运行线是２００１年３月１日开工建设的上海磁悬浮列车示范线。２００２年３月，这条磁悬浮列车示范线下部结构工程竣工。磁悬浮列车用电磁力将列车浮起而取消轮轨，采用长定子同步直流电机将电供至地面线圈，驱动列车高速行驶，从而取消了受电弓。磁悬浮列车主要依靠电磁力来实现传统铁路中的支承、导向、牵引和制动功能。列车在运行过程中，与轨道保持一厘米左右距离，处于一种“若即若离”的状态。由于避免了与轨道的直接接触，行驶速度也大大提高，其正常的运营速度可以达到每小时500公里。252019/8/4新型电力机车视频最高时速达到120公里。262019/8/4一、电力机车概述电力机车的分类1．按用途可分为（1）客运电力机车（2）货运电力机车（3）客货两用电力机车（4）调车电力机车2．按传动形式不同可分为（1）具有个别传动的电力机车（2）具有组合传动的电力机车272019/8/4一、电力机车概述3．按机车轴数不同可分为：4轴、6轴、8轴等电力机车。4．按电流制不同可分为：（1）直流电力机车（2）交流电力机车单相低频制（25Hz、Hz）单相工频制（50Hz）①整流器式电力机车②无整流子牵引电动机电力机车282019/8/4第一节电力机车构造一、电力机车概述无论是增加机车牵引重量还是提高列车的运行速度，都必须考虑提高机车的功率。电力机车无原动机，可直接从接触网获得电能，通过机车上的牵引电动机将电能转换为机械能。因此，只要加大牵引电动机的功率，就可以提高机车的功率。由于电力机车运行时，须由外界提供电源，因此需要有一套牵引供电系统。292019/8/4(一)电力机车的特点与其他类型的机车相比，电力机车的特点可以概括如下：1．牵引功率大，过载能力强；2．牵引力大，速度快，爬坡能力强；3．整备作业时间短，维修量小，运营费用低；4．能源利用率高，节约能源；5．无煤烟、废气，环境污染少；6．乘务员工作条件好；7．电气化铁路基本建设投资大；8．运用灵活性差。302019/8/4(二)电力机车类型及功率我国电力机车发展也有50年的历史了，取得了很大成就。特别是经过20世纪80年代6K、6G、8K、8G型(其中6、8表示机车轴数，K表示采用可控硅二极管整流装置，G表示采用硅二极管整流装置)等国外电力机车进口、消化吸收和自主开发，我国开发了一系列较高水平的电力机车，电力机车发展进入换代期，形成产品的多机系列，如SS4～SS9及其派生型SS4改、SS4B、SS6B、SS4C、SS7B、SS7C型等。我国自主研制了准高速SS8型电力机车，自行开发了16位微机控制系统和故障诊断系统，SS8型电力机车运行试验中创下了时速240km的“中国第一速”。电力机车轴列式与内燃机车轴列式的表示方法基本相同。电力机车的每根轮轴上均装有一台牵引电动机单独驱动。我国铁路部分电力机车的类型及主要性能技术参数见表9—1。312019/8/4直流电力机车工作原理直流电力机车是最简单的一种电力机车，采用直流电源和直流串励牵引电动机。现在主要用于各种工矿电力机车、地铁电动车组和城市无轨电车。图示为一般工矿用直流电力机车结构示意图。接触网直流电→受电弓→短路器QD→启动电阻R→M1～M4→钢轨→变电所→接触网。牵引电机得电旋转，把电能转变为机械能，产生牵引力。QDRRM1M2M3M4322019/8/4直流电力机车的特点1、结构简单，造价低，经济性好。2、牵引性能好，调速方便。3、控制简单，运行可靠。4、供电效率低。5、基建投资大。6、有级调速。直流电力机车的基本特性直流电力机车的基本特性包括机车的速度特性、牵引力特性、牵引特性、效率特性。332019/8/41、速度特性机车运行速度与牵引电动机电枢电流的关系，称为机车速度特性。2、牵引力特性机车轮周牵引力与牵引电动机电枢电流的关系，称为机车牵引力特性。3、牵引特性机车轮周牵引力与运行速度的关系，称为机车牵引特性。4、效率特性机车效率是指机车输出功率与机车输入功率的比值，也就是机车轮周功率与机车受电侧电功率的比值。342019/8/4(三)电气化铁道供电系统采用电力牵引的铁路称为电气化铁道。电气化铁道由牵引供电系统和电力机车两部分组成。电力机车是牵引动力，但电力机车本身并不带有能源装置，需要由外界供给电能，因而必须在电气化铁道沿线设置一套完善的、不间断地向电力机车供电的设备，通常把这种设备构成的工作系统叫做牵引供电系统。如图9—1所示，除电源部分外，即为电气化铁道的牵引供电系统。牵引变电所将高压输电线输送来的110kV(或220kV)的三相交流电，改变成不低于25kV的单相交流电后，向它的邻近区间或站场线路的接触网送电，供电力机车使用。352019/8/4二、电力机车总体结构图9—1电力牵引系统组成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。362019/8/4图9—2SS8型电力机车总图。1-司机室；2-机械室；3-电器室；4-变压器室；5-车顶设备；6-辅助设备。372019/8/4（一）机械部机械部包括车体和转向架。1.车体：采用客车车厢式外形，双侧走廊，两端司机室，各设备采用斜对称布置。为适应于机车准高速客运的需求，将主变压器、平波电抗器置于同一油箱内，并置于机车中部且沉于车体底架下，以达到降低机车重心的目的。382019/8/42.转向架：SS8型电力机车有两台完全相同的二轴转向架。主要由轮对电机驱动装置、构架、一系悬挂装置(轴箱悬挂)、二系悬挂装置(车体支承装置)、牵引装置、电机悬挂装置、基础制动装置、蓄能制动装置(止轮装置)和辅助装置等部分组成。高速动力车转向架二轴转向架392019/8/4SS8型电力机车转向架具有以下特点：1．轮对电机传动装置采用单侧直齿轮双侧六连杆万向节传动方式，轮对空心轴传动结构，它能较好地满足高速机车对传动系统的要求，使机车能更好地发挥最大牵引力。2．采用推挽式低位拉杆牵引装置，有利于提高机车黏着利用率。3．一、二系悬挂采用螺旋钢弹簧加橡胶垫的结构，并配有油压减振器，使机车在高速运行时，具有良好的运行品质和动力学性能。4．基础制动采用单侧吊挂式自动调整闸瓦间隙的独立基础制动装置，并配有高摩擦粉末冶金闸瓦，使机车在高速制动时有足够的制