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1、铁路机车车辆铁路机车车辆2021/3/111第五章第五章 电力机车电力机车教教学学重重点点了解电力机车的分类、型号几功率了解电力机车的分类、型号几功率教教学学难难点点 掌握掌握电力机车的工作原理电力机车的工作原理 本课题重点与难点本课题重点与难点2021/3/112一、电力机车概述一、电力机车概述 n电力牵引在铁路运输中的地位、发展电力牵引在铁路运输中的地位、发展n方针：大力发展电力牵引和内燃牵引，以电力牵引为主。方针：大力发展电力牵引和内燃牵引，以电力牵引为主。n发展：发展：18791879年年5 5月月3131日第一条电气化铁路问世、日第一条电气化铁路问世、19581958年韶山年韶山1
2、1型问世。型问世。n电力牵引的特点及优越性电力牵引的特点及优越性n特点：特点：n1 1功率大功率大 2 2速度高速度高 3 3效率高效率高 4 4过载能力强过载能力强n优越性：优越性：n1 1运输能力强运输能力强 2 2经济效果显著经济效果显著 3 3合理利用能源合理利用能源n4 4劳动条件好劳动条件好 5 5加强了行车安全加强了行车安全n6 6有利于实现城乡的电气化有利于实现城乡的电气化2021/3/113中国电力机车的研制开始于中国电力机车的研制开始于19581958年。当时的铁道年。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
3、湘潭电机厂制造工矿电力机车的同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。时，设计并试制铁路干线电力机车。19581958年年1212月月2828日，中国第一台干线铁路电力机车试制成功，日，中国第一台干线铁路电力机车试制成功，命名为命名为6Y16Y1型。型。 2021/3/11419681968年，经过对年，经过对6Y16Y1型型1010年的研究改进，在中国半导体工业年的研究改进，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，试制出韶山制出韶山1 1型，代号型，代号SS1SS1。19691969年
4、开始批量生产，到年开始批量生产，到19881988年年止，共生产止，共生产826826台。机车持续功率台。机车持续功率3780kW3780kW，最大速度，最大速度90km/h90km/h，车长，车长19400mm19400mm。韶山。韶山1 1型电力机车获全国科学大会奖。型电力机车获全国科学大会奖。 2021/3/11519691969年，株洲电力机车研究所和株洲电力机年，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车工厂联合研制了韶山2 2型电力机车试验车，型电力机车试验车，代号代号SS2SS2。 2021/3/116株洲电力机车工厂株洲电力机车工厂19781978年设计试制的大功率电
5、年设计试制的大功率电力机车韶山力机车韶山3 3型客货两用干线电力机车、代号型客货两用干线电力机车、代号SS3SS3。19891989年开始批量生产至今。年开始批量生产至今。 2021/3/117韶山韶山3B3B型重载货运电力机车，代号型重载货运电力机车，代号SS3BSS3B。株洲电力机车。株洲电力机车厂厂20022002年在年在SSSS系列机车的设计平台上开发的一种系列机车的设计平台上开发的一种1212轴重轴重载货运电力机车。载货运电力机车。 2021/3/118韶山韶山4 4改进型电力机车，代号改进型电力机车，代号SS4GSS4G。是在。是在SS4SS4、SS5SS5和和SS6SS6型型电力
6、机车的基础上，吸收了电力机车的基础上，吸收了8K8K机车一些先进技术设计的。机车一些先进技术设计的。 2021/3/119韶山韶山5 5型准高速电力机车，代号型准高速电力机车，代号SS5SS5。为准高速铁。为准高速铁路试制的样车。路试制的样车。 2021/3/1110韶山韶山6 6型干线客货运电力机车，代号型干线客货运电力机车，代号SS6SS6。株洲电。株洲电力机车工厂制造的国际招标中标机车。机车功率力机车工厂制造的国际招标中标机车。机车功率持续持续4800kW4800kW，最大速度，最大速度100km/h100km/h，车长，车长20200mm20200mm。2021/3/1111韶山韶山7
7、 7型干线客货两用电力机车，代号型干线客货两用电力机车，代号SS7SS7。是大同机车。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。家级科技进步二等奖及铁道部科技进步一等奖。 2021/3/1112韶山韶山7B7B型重载货运电力机车，代号型重载货运电力机车，代号SS7BSS7B。大同机。大同机车厂车厂19961996年设计完成，年设计完成，19971997年试制成功的一种新年试制成功的一种新型的重载
8、货运电力机车。型的重载货运电力机车。 2021/3/1113韶山韶山7D7D型客运电力机车，代号型客运电力机车，代号SS7DSS7D。由大同机车厂、株洲。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。直传动客运电力机车。2021/3/1114韶山韶山7E7E型客运电力机车，代号型客运电力机车，代号SS7ESS7E。是最。是最新开发的客运机车。新开发的客运机车。 2021/3/1115韶山韶山8 8型快速客
9、运机车，代号型快速客运机车，代号SS8SS8。株洲电力机车厂于。株洲电力机车厂于19941994年研制成功，填补了我国快速客运电力机车的空白，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机车的最高速度240km240kmh h。 2021/3/1116韶山韶山9 9型干线客运电力机车，代号型干线客运电力机车，代号SS9SS9。以成熟的韶山型。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
10、功率最大的机车。进技术，是我国干线铁路牵引旅客列车功率最大的机车。机车功率持续机车功率持续4800kW4800kW，最大速度，最大速度170km/h170km/h。 2021/3/1117“春城春城”号电动车组，长春客车厂为迎接号电动车组，长春客车厂为迎接“9999”昆明世界园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
11、拟的速度快、运量大、效率高、投资省、安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。动车组总功率为全性好的优点。动车组总功率为2160kW2160kW，设计速度，设计速度120km/h120km/h。 2021/3/1118“先锋先锋”号交流传动电动车组，是南京浦镇车辆厂负责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，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首列电动车组命名为“先锋先锋”号。列车运营速度号。列车运营速度200km/h200km/h，最高试验速度，最高试验速度250km/h250km/h，总定员，
12、总定员424424人。人。 2021/3/1119“中原之星中原之星”交流传动电动车组，适用于中、短途快速旅客交流传动电动车组，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、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。首列动车组于于20012001年年1010月生产下线，配属郑州铁路局，于郑武线上运月生产下线，配属郑州铁路局，于郑武线上运营。最高运营速度营。最高运营速度160km/h160km/h，总定员，总定员11781178人。人。2021/3/1120“大白鲨大白鲨”
13、高速电动车组，株洲电力机车厂研制的高速电动车组，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。最大速度作。最大速度200km/h200km/h。2021/3/1121“蓝箭蓝箭”交流传动高交流传动高速电动车组是为满速电动车组是为满足广深线足广深线“小编组、小编组、高密度、高速度高密度、高速度”的公交化客运要求，的公交化客运要求，由株洲电力机车厂、由株洲电力机车厂、株洲电力机车研究株洲电力机车研究所、长春客车厂和所、长春客车厂和广铁集团于广铁集团于20
14、002000年年共同研制的新一代共同研制的新一代交流传动高速电动交流传动高速电动旅客列车组。基本旅客列车组。基本编组定员为编组定员为421421人，人，连挂编组定员约连挂编组定员约800800人。最大速度人。最大速度220km/h220km/h。 2021/3/1122“中华之星中华之星”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。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列车最高运营速度可达270km/h270km/h，是目前我国商业运行时速最快的
15、，是目前我国商业运行时速最快的电动车组。电动车组。20022002年年1111月月2727日，日，“中华之星中华之星”在秦沈客运专线综合试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验中，成功创造了中国铁路的最高速度321.5km/h321.5km/h。该动车组广泛。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。产品的先进水平。 2021/3/1123中国乃至世界上第一条高速磁悬浮铁路商业运行线是年月中国乃至世界上第一条高速磁悬浮铁路商业运行线是年月日开工建设的上海磁悬浮列车示范线。年月
16、，这条磁悬日开工建设的上海磁悬浮列车示范线。年月，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，处于一种保持一厘米左右距离，处于一种“若即
17、若离若即若离”的状态。由于避免了与的状态。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每小时500500公里。公里。 2021/3/1124新型电力机车新型电力机车 视频视频最高时速达到最高时速达到120公里。公里。 2021/3/1125一、电力机车概述一、电力机车概述n电力机车的分类电力机车的分类n1 1按用途可分为按用途可分为n（1 1）客运电力机车）客运电力机车n（2 2）货运电力机车）货运电力机车n（3 3）客货两用电力机车）客货两用电力机车n（4 4）调车电力机车）调车电力机车n2 2按传
18、动形式不同可分为按传动形式不同可分为n（1 1）具有个别传动的电力机车）具有个别传动的电力机车n（2 2）具有组合传动的电力机车）具有组合传动的电力机车2021/3/1126一、电力机车概述一、电力机车概述n3 3按机车轴数不同可分为：按机车轴数不同可分为：n4 4轴、轴、6 6轴、轴、8 8轴等电力机车。轴等电力机车。n4 4按电流制不同可分为：按电流制不同可分为：（1 1）直流电力机车）直流电力机车（2 2）交流电力机车）交流电力机车n单相低频制（单相低频制（25Hz25Hz、HzHz）n单相工频制（单相工频制（50Hz50Hz）n整流器式电力机车整流器式电力机车n无整流子牵引电动机电力机
19、车无整流子牵引电动机电力机车2021/3/1127 第一节第一节 电力机车构造电力机车构造 一、电力机车概述一、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。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，须由外高机车的功率。由于电力机车运行时，须由外界
20、提供电源，因此需要有一套牵引供电系统。界提供电源，因此需要有一套牵引供电系统。 2021/3/1128n(一一)电力机车的特点电力机车的特点n 与其他类型的机车相比，电力机车的特点可以概与其他类型的机车相比，电力机车的特点可以概括如下：括如下：n 1牵引功率大，过载能力强；牵引功率大，过载能力强；n 2牵引力大，速度快，爬坡能力强；牵引力大，速度快，爬坡能力强； n 3整备作业时间短，维修量小，运营费用低；整备作业时间短，维修量小，运营费用低；n 4能源利用率高，节约能源；能源利用率高，节约能源；n 5无煤烟、废气，环境污染少；无煤烟、废气，环境污染少；n 6乘务员工作条件好；乘务员工作条件好
21、； n 7电气化铁路基本建设投资大；电气化铁路基本建设投资大；n 8运用灵活性差。运用灵活性差。2021/3/1129(二二)电力机车类型及功率电力机车类型及功率 我国电力机车发展也有我国电力机车发展也有50年的历史了，取得了很大成就。年的历史了，取得了很大成就。特别是经过特别是经过20世纪世纪80年代年代6K、6G、8K、8G型型(其中其中6、8表表示机车轴数，示机车轴数，K表示采用可控硅二极管整流装置，表示采用可控硅二极管整流装置，G表示采表示采用硅二极管整流装置用硅二极管整流装置)等国外电力机车进口、消化吸收和自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，
22、电力机车主开发，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，如发展进入换代期，形成产品的多机系列，如SS4SS9及其及其派生型派生型SS4改、改、SS4B、SS6B、SS4C、SS7B、SS7C型等。型等。我国自主研制了准高速我国自主研制了准高速SS8型电力机车型电力机车，自行开发了，自行开发了16位微位微机控制系统和故障诊断系统，机控制系统和故障诊断系统，SS8型电力机车运行试验中创型电力机车运行试验中创下了时速下了时速240 km的的“中国第一速中国第一速”。 电力机车轴列式与内燃机车轴列式的表示方法基本相同。电力机车轴列式与内燃机车轴列式的表示方法基本
23、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。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我国铁路部分电力机车的类型及主要性能技术参数见表91。2021/3/1130直流电力机车工作原理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。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。图示为一般工矿用直流电力机车
24、结构示意图。接触网直流电接触网直流电受电弓受电弓短路器短路器QDQD启动电阻启动电阻RM1RM1M4M4钢轨钢轨变电所变电所接触网。牵引电机得电旋转，把电能接触网。牵引电机得电旋转，把电能转变为机械能，产生牵引力。转变为机械能，产生牵引力。QDQDR RR RM1M1M2M2M3M3M4M42021/3/1131直流电力机车的特点直流电力机车的特点1 1、结构简单，造价低，经济性好。、结构简单，造价低，经济性好。2 2、牵引性能好，调速方便。、牵引性能好，调速方便。3 3、控制简单，运行可靠。、控制简单，运行可靠。4 4、供电效率低。、供电效率低。5 5、基建投资大。、基建投资大。6 6、有级
25、调速。、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直流电力机车的基本特性包括机车的速度特性、牵引力特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。性、牵引特性、效率特性。2021/3/1132n1、速度特性、速度特性n机车运行速度与牵引电动机电枢电流的关系，称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。为机车速度特性。n2、牵引力特性、牵引力特性n机车轮周牵引力与牵引电动机电枢电流的关系，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。称为机车牵引力特性。n3、牵引特性、牵引特性n机车轮周牵引力与运行速度的关系，称为机车牵机车
26、轮周牵引力与运行速度的关系，称为机车牵引特性。引特性。n4、效率特性、效率特性n机车效率是指机车输出功率与机车输入功率的比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值，也就是机车轮周功率与机车受电侧电功率的比值。比值。2021/3/1133(三三)电气化铁道供电系统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。电气化铁道由采用电力牵引的铁路称为电气化铁道。电气化铁道由牵引牵引供电系统供电系统和和电力机车电力机车两部分组成。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，电力机车是牵引动力，但电力机车本身并不带有能源装置，需要由需
27、要由外界供给电能外界供给电能，因而必须在电气化铁道沿线设置一套，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。如图构成的工作系统叫做牵引供电系统。如图91所示，除电源所示，除电源部分外，即为电气化铁道的牵引供电系统。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牵引变电所将高压输电线输送来的110 kV(或或220 kV)的三的三相交流电，改变成不低于相交流电，改变成不低于25 kV的单相交流电后，向它的邻的单相交流电后，向它的邻近区间或站场线路的接
28、触网送电，供电力机车使用。近区间或站场线路的接触网送电，供电力机车使用。2021/3/1134 二、二、电力机力机车总体体结构构 图9 91 1 电力力牵引系引系统组成成 1-1-发电厂；厂；2-2-高高压输电线；3-3-区域区域变电所所;4-;4-铁路路牵引引变电所所;5-;5-馈电线；6-6-接触网；接触网；7-7-钢轨；8-8-回流回流线；9-9-接地接地线；10-10-电力机力机车。2021/3/1135图图92 SS8型电力机车总图。型电力机车总图。1-司机室；司机室；2-机械室；机械室；3-电器室；电器室；4-变压器变压器室；室；5-车顶设备；车顶设备；6-辅助设备。辅助设备。20
29、21/3/1136（一）机械部（一）机械部机械部包括车体和转向架。机械部包括车体和转向架。n1.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。n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。2021/3/11372.转向架：转向架：SS8型电型电力机车有两台完全相力机车有两台完全相同的二轴转向架。主同的二轴转向架。主要由轮对电机驱动装要由轮对电机驱动装置、构架、一系悬挂置、构架、一系悬挂装置装置(轴箱悬挂轴箱悬挂)、二、二系悬挂装置系悬挂装置(车体支车体支承装置承装置)、牵引装置、牵引装置、
30、电机悬挂装置、基础电机悬挂装置、基础制动装置、蓄能制动制动装置、蓄能制动装置装置(止轮装置止轮装置)和辅和辅助装置等部分组成。助装置等部分组成。高速动力车转向架高速动力车转向架二轴转向架二轴转向架2021/3/1138 SS8型电力机车转向架具有以下特点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。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
31、杆牵引装置，有利于提高机车黏着利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。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。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动力，以保证在技术条件所规定的距离内停车。有足够的制动力，以保
32、证在技术条件所规定的距离内停车。 5采用三支点刚性地将牵引电机悬挂在构架上。采用三支点刚性地将牵引电机悬挂在构架上。 6停车制动采用蓄能制动器装置，以防止机车的溜行。停车制动采用蓄能制动器装置，以防止机车的溜行。2021/3/1139 (二二)电气部电气部 SS8型电力机车的电气部包括机车上各种电气设备及其连接导线。机车上的各种电机、电器设备按其功能、作用、电压等级，分别组成主电路、辅助电路主电路、辅助电路和控制电路和控制电路三个独立的电路系统。三个电路通过电-磁、电-空和电-机械联系起来，对机车进行控制。 2021/3/1140n(三三)空气管路系统空气管路系统n 空气管路系统分为风源管路系
33、统、控制管路系空气管路系统分为风源管路系统、控制管路系统、辅助管路系统和制动机系统。统、辅助管路系统和制动机系统。n风源管路系统：为机车和车辆提供洁净、干燥和稳定的压缩空气，以保证列车制动系统、空气弹簧、风动门装置及气动电器等正常工作。n控制管路系统：向机车受电弓、主断路器及高压电器柜内的电空接触器、转换开关等机车气动电器提供压缩空气，以保证机车的安全、正常使用。n辅助管路系统：用以改善机车运行条件，确保机车运行安全。由撒砂器、喇叭、刮雨器、轮缘润滑装置及其连接管路组成。n制动机：采用DK-1型电空制动机为基础，机车空电联合制动功能与机车速度分级控制系统或速度监控装置配合实行速度分级控制及超速
34、防护功能。2021/3/1141三、电气部的主要部件三、电气部的主要部件 (一一)受电弓受电弓 SS8型电力机车在机车车顶外部型电力机车在机车车顶外部安装有两台单臂受电弓。受电弓的安装有两台单臂受电弓。受电弓的弓头升起后与接触网导线接触，从弓头升起后与接触网导线接触，从接触网上受取电流，并将电流通过接触网上受取电流，并将电流通过车顶母线传送到车内供电机使用。车顶母线传送到车内供电机使用。受电弓弓头与接触网导线接触受流受电弓弓头与接触网导线接触受流的部分，其上装有粉末冶金滑板。的部分，其上装有粉末冶金滑板。机车运行时，弓头能随接触导线高机车运行时，弓头能随接触导线高度和驰度变化而做前后、上下的动
35、度和驰度变化而做前后、上下的动作，以便改善受流质量。受电弓的作，以便改善受流质量。受电弓的升降受控制机构及传动风缸中的压升降受控制机构及传动风缸中的压缩空气的控制。机车运行时，一般缩空气的控制。机车运行时，一般正常运行只升后弓，另一受电弓备正常运行只升后弓，另一受电弓备用。用。2021/3/1142( (二二) )主断路器主断路器 主断路器是电力机车的一个重要主断路器是电力机车的一个重要器件，它担负着断开和接通接触网接器件，它担负着断开和接通接触网接入机车入机车25 kV25 kV的电路的任务，并且对主的电路的任务，并且对主电路的短路、过流、接地等故障状态电路的短路、过流、接地等故障状态起最后
36、一级保护作用。起最后一级保护作用。SS8SS8型电力机车型电力机车采用采用TDZIA-10TDZIA-102525型空气断路器，它型空气断路器，它是一种带外隔离开关的断路器。分断是一种带外隔离开关的断路器。分断时，主触头先行分开将电流切断，经时，主触头先行分开将电流切断，经过一段延时后，隔离开关再分开形成过一段延时后，隔离开关再分开形成电路隔离，之后主触头自行恢复闭合电路隔离，之后主触头自行恢复闭合状态；闭合时，只需将隔离开关的闸状态；闭合时，只需将隔离开关的闸刀合上即可。另外这种空气断路器是刀合上即可。另外这种空气断路器是利用压缩空气来灭弧并且利用压缩空利用压缩空气来灭弧并且利用压缩空气作为
37、操作能源的电器。气作为操作能源的电器。2021/3/1143 ( (三三) )主变压器主变压器 主变压器是交主变压器是交- -直流电力机车上的直流电力机车上的一个重要部件。它的任务是：将从接一个重要部件。它的任务是：将从接触网上取得的高压交流电转换为低压触网上取得的高压交流电转换为低压交流电。交流电。SS8SS8型电力机车上的主变压器型电力机车上的主变压器中有五种线圈：高压网侧线圈、牵引中有五种线圈：高压网侧线圈、牵引线圈、辅助线圈、励磁线圈和列车供线圈、辅助线圈、励磁线圈和列车供电线圈。电线圈。 1.1.高压线圈高压线圈A-XA-X通过受电弓接通过受电弓接25 kV25 kV高高压电；压电；
38、2.2.低压线圈中的牵引线圈用来向牵引低压线圈中的牵引线圈用来向牵引电动机供电；电动机供电；3.3.辅助线圈用来给辅助电机等设备供辅助线圈用来给辅助电机等设备供电；电；4.4.励磁线圈在电阻制动时给电动机提励磁线圈在电阻制动时给电动机提供励磁电流；供励磁电流；5.5.列车供电线圈向列车提供电源。列车供电线圈向列车提供电源。2021/3/1144 ( (四四) )牵引电动机牵引电动机 SS8SS8型电力机车共有型电力机车共有4 4台台直流串励牵引电动机分别安直流串励牵引电动机分别安装在前后装在前后2 2台转向架上，通过台转向架上，通过驱动齿轮与轮对车轴相连。驱动齿轮与轮对车轴相连。同电力传动内燃
39、机车一样，同电力传动内燃机车一样，机车在牵引状态时，牵引电机车在牵引状态时，牵引电动机将电能转换为机械能，动机将电能转换为机械能，驱动机车运行。当机车在电驱动机车运行。当机车在电阻制动状态时，牵引电动机阻制动状态时，牵引电动机将列车的机械能转换为电能，将列车的机械能转换为电能，产生列车的制动力。有关直产生列车的制动力。有关直流串励电动机的特点在第八流串励电动机的特点在第八章已有介绍，在此不再赘述。章已有介绍，在此不再赘述。牵引电动机牵引电动机2021/3/1145五五) )变流装置变流装置 变流装置是变流装置是SS8SS8型电力机车型电力机车的主要部件之一，它主要由大功的主要部件之一，它主要由
40、大功率整流管、晶闸管和其他附件组率整流管、晶闸管和其他附件组成。成。 1.1.机车在牵引工况运行时，主机车在牵引工况运行时，主电路的整流和相控调压，及作为电路的整流和相控调压，及作为无级磁场削弱的分路开关；无级磁场削弱的分路开关； 2 2机车在电阻制动工况下，提机车在电阻制动工况下，提供连续可调的励磁电源以调节机供连续可调的励磁电源以调节机车制动力和提供加馈制动力电源车制动力和提供加馈制动力电源以低速时增加制动力。以低速时增加制动力。 在在SS8SS8型电力机车上变流装型电力机车上变流装置由两套相对独立的单元组成，置由两套相对独立的单元组成，分别向相应转向架上两台并联的分别向相应转向架上两台并
41、联的牵引电动机供电。牵引电动机供电。变流装置变流装置2021/3/1146 ( (六六) )平波电抗器平波电抗器 经变流装置整流后的输出电经变流装置整流后的输出电压是脉动电压，由于脉动电压在压是脉动电压，由于脉动电压在牵引电动机电路中产生脉动电流，牵引电动机电路中产生脉动电流，脉动电流会影响牵引电动机的换脉动电流会影响牵引电动机的换向，而牵引电动机自身的电感很向，而牵引电动机自身的电感很小，不足以将电流滤平到允许的小，不足以将电流滤平到允许的脉动范围内，所以要求在牵引电脉动范围内，所以要求在牵引电动机电路中串接平波电抗器。动机电路中串接平波电抗器。SS8SS8型电力机车在牵引电动机的四条型电力
42、机车在牵引电动机的四条支路中分别串有一个平波电抗器，支路中分别串有一个平波电抗器，用以抑制该支路中谐波电流分量，用以抑制该支路中谐波电流分量，改善牵引电动机的换向改善牵引电动机的换向 2021/3/1147( (七七) )司机控制器司机控制器 司机控制器是司机用来操司机控制器是司机用来操纵机车运行的控制电器。司机纵机车运行的控制电器。司机利用它来控制电路中的低压电利用它来控制电路中的低压电器，从而控制主电路中的电气器，从而控制主电路中的电气设备。设备。SS8SS8型电力机车每端司机型电力机车每端司机室都装有一台主司机控制器，室都装有一台主司机控制器，一台调车控制器一台调车控制器( (又称辅助司
43、机又称辅助司机控制器控制器) )和一台电空制动控制器。和一台电空制动控制器。司司 机机 控控 制制 器器 牵牵 引引 电电 器器TKS31TKS31型司机控制器外形与结构型司机控制器外形与结构型司机控制器外形与结构型司机控制器外形与结构2021/3/1148第二节第二节 电力机车工作原理电力机车工作原理 电力机车将从牵引供电系统获得的电能，通过电力机车上各种电力机车将从牵引供电系统获得的电能，通过电力机车上各种电机、电器及机械设备转化为机械能即机车的作功能力。电力电机、电器及机械设备转化为机械能即机车的作功能力。电力机车上各种电机、电器设备在电力机车工作时，按其功能和电机车上各种电机、电器设备
44、在电力机车工作时，按其功能和电压等级分别组成几个独立的电路系统，即主电路、辅助电路和压等级分别组成几个独立的电路系统，即主电路、辅助电路和控制电路。控制电路。 一、主电路一、主电路 主电路是产生机车牵引力和制动力的电气设备电路。它主要主电路是产生机车牵引力和制动力的电气设备电路。它主要由受电弓、主断路器、主变压器、整流调压装置、平波电抗器、由受电弓、主断路器、主变压器、整流调压装置、平波电抗器、牵引电动机及有关高压电器组成。它将从接触网上吸取的电能牵引电动机及有关高压电器组成。它将从接触网上吸取的电能转变为牵引列车的机械能。转变为牵引列车的机械能。2021/3/1149SS8SS8型电力机车主
45、电路的主要特点如下：型电力机车主电路的主要特点如下： 第一，主传动采用串励脉流电动机驱动。牵引电动机的速第一，主传动采用串励脉流电动机驱动。牵引电动机的速度采用端电压无级调压和无级磁场削弱的方式进行调速。度采用端电压无级调压和无级磁场削弱的方式进行调速。 第二，电压调节采用三段半控桥相控整流无级调压，磁场第二，电压调节采用三段半控桥相控整流无级调压，磁场削弱采用晶闸管分路的无级调节，因而机车在整个调速区内调削弱采用晶闸管分路的无级调节，因而机车在整个调速区内调节均是无级的。节均是无级的。 第三，牵引电动机的供电按转向架独立供电，即一组整流第三，牵引电动机的供电按转向架独立供电，即一组整流器对同
46、一转向架的两台并联牵引电动机供电。当一组整流器故器对同一转向架的两台并联牵引电动机供电。当一组整流器故障时，可保持机车障时，可保持机车1 12 2的牵引力；当一台电机故障时，保持机的牵引力；当一台电机故障时，保持机车的车的3 34 4的牵引力。的牵引力。 第四，采用加馈电阻制动，在低速运行时，机车可以有较第四，采用加馈电阻制动，在低速运行时，机车可以有较大的制动力。大的制动力。第五，主电路中设有各级电流的短路和过载保护，过电压、接第五，主电路中设有各级电流的短路和过载保护，过电压、接地及小齿轮弛缓等保护。地及小齿轮弛缓等保护。2021/3/1150牵引工况电路简化原理图牵引工况电路简化原理图2
47、021/3/1151 (一一)机车启动机车启动 1确认机车状态良好，库用转换开关置于运行位；关好车顶门，关好确认机车状态良好，库用转换开关置于运行位；关好车顶门，关好高压室门，变压器室门、高压柜门，将全部钥匙插入钥匙箱内，按下前或高压室门，变压器室门、高压柜门，将全部钥匙插入钥匙箱内，按下前或后受电弓按键开关，前或后受电弓升起。后受电弓按键开关，前或后受电弓升起。 2确认全车所有司机控制器处于确认全车所有司机控制器处于“0”位，主断路器本身处于正常开断位，主断路器本身处于正常开断状态，劈相机按键处于断开位，主断路器风缸压力大于状态，劈相机按键处于断开位，主断路器风缸压力大于450 kPa，按下
48、，按下“主断合主断合”按键开关，主断路器闭合，此时接触网导线上的按键开关，主断路器闭合，此时接触网导线上的25 kV单相交流单相交流电经受电弓、主断路器，进入主变压器的网侧电经受电弓、主断路器，进入主变压器的网侧(高压高压)线圈线圈A-X，经车体、轮，经车体、轮对、钢轨、大地流回牵引变电所。主变压器的各低压线圈都有了感应单相对、钢轨、大地流回牵引变电所。主变压器的各低压线圈都有了感应单相交流电压。交流电压。 3按下按下“劈相机劈相机”按键开关，劈相机启动，为其他辅机工作做好了准按键开关，劈相机启动，为其他辅机工作做好了准备。备。 4按下按下“压缩机压缩机”按键开关，空气压缩机开始工作。按键开关
49、，空气压缩机开始工作。 5按下按下“通风机通风机”开关，各类风机开始启动工作。开关，各类风机开始启动工作。 6将主司机控制器转换手柄转置将主司机控制器转换手柄转置“前前”或或“后后”位，将调速手轮顺时位，将调速手轮顺时针旋转离开针旋转离开“0”位并置于位并置于“牵引牵引”区域。区域。 此时此时1QS、2 QS、3 QS、4 QS及及1KM、2KM、3KM、4KM闭合，牵引闭合，牵引电动机主回路构成，机车启动。电动机主回路构成，机车启动。2021/3/1152 ( (二二) )机车调速机车调速 SS8SS8型电力机车是无级调速的全相控机车，它的调速控制主要是由无接型电力机车是无级调速的全相控机车
50、，它的调速控制主要是由无接点控制电路点控制电路( (微机控制电路微机控制电路) )来完成的。调速手轮由机械零位顺时针旋转作为来完成的。调速手轮由机械零位顺时针旋转作为牵引控制，级位由牵引控制，级位由0 01818级，每一级代表速度间隔级，每一级代表速度间隔10 km10 kmh h。SS8SS8型电力机车型电力机车采用无级磁场削弱，没有设专门的采用无级磁场削弱，没有设专门的I IIIII级磁场削弱控制级，而是已经包括级磁场削弱控制级，而是已经包括在在1818级内。机车的速度给定信号由司机控制器输出，当司机转动调速手轮时，级内。机车的速度给定信号由司机控制器输出，当司机转动调速手轮时，速度给定信
51、号及相应的电流给定信号随之改变，并将给定信号输入微机控制速度给定信号及相应的电流给定信号随之改变，并将给定信号输入微机控制系统，微机根据信号的大小，对机车速度及牵引电动机电流实施控制。调节系统，微机根据信号的大小，对机车速度及牵引电动机电流实施控制。调节机车速度其实就是调节牵引电动机的转速。调节牵引电动机转速是通过调节机车速度其实就是调节牵引电动机的转速。调节牵引电动机转速是通过调节牵引电动机的端电压来实现的。而牵引电动机端电压的调节是通过主变压器牵引电动机的端电压来实现的。而牵引电动机端电压的调节是通过主变压器的牵引线圈的投入与晶闸管相控角的变化来达到调整主整流器的输出电压的的牵引线圈的投入
52、与晶闸管相控角的变化来达到调整主整流器的输出电压的目的。目的。 当整流调压装置输出电压达到最高值后，要求机车继续加速时，与电力当整流调压装置输出电压达到最高值后，要求机车继续加速时，与电力传动内燃机车相同，电力机车也采取减小牵引电动机励磁线圈的励磁电流即传动内燃机车相同，电力机车也采取减小牵引电动机励磁线圈的励磁电流即磁场削弱的方法，使牵引电动机转速继续提高。磁场削弱的方法，使牵引电动机转速继续提高。SS8SS8型电力机车整个调节过型电力机车整个调节过程是无级调节。程是无级调节。2021/3/1153 (三)电阻制动 电力机车的电阻制动与电力传动内燃机车相同，利用直流电机的可逆性，将串励直流牵
53、引电动机切换为他励发电机。SS8型电力机车在电阻制动时将四台牵引电机的励磁线圈串联起来，电枢电路串入制动电阻5R8R，由主变压器的励磁线圈a5x5输出单相交流电再经整流后向牵引电机励磁线圈供电，如图9-9所示，牵引电机转子随机车车轮转动电枢线圈中产生感应电动势，在电枢电路中产生电流经制动电阻，使电阻发热。将列车的动能转变为电能，又将电能转变为热能消耗掉。在实施电阻制动时，将司机主控制器手轮置于“0”位，再将换向手柄置于“制”位后，将手轮逆时针转动置于“制动”区域，机车开始处于电阻制动工况。2021/3/1154图图9-9制动工况简化电路图制动工况简化电路图2021/3/1155 二、辅助电路二
54、、辅助电路 为了保证电力机车的正常运行，机车上有许多为主电路电气为了保证电力机车的正常运行，机车上有许多为主电路电气设备服务的各种辅助设备，如平波电抗器和主变压器的油散热设备服务的各种辅助设备，如平波电抗器和主变压器的油散热器、整流装置、牵引电动机、制动电阻等，这些设备在运行时器、整流装置、牵引电动机、制动电阻等，这些设备在运行时都会产生大量的热，需要用通风机对它们进行强迫冷却；平波都会产生大量的热，需要用通风机对它们进行强迫冷却；平波电抗器和主变压器的冷却油需要油泵强迫冷却油循环冷却；机电抗器和主变压器的冷却油需要油泵强迫冷却油循环冷却；机车和列车空气制动、受电弓的升弓以及机车上的电空阀等各
55、种车和列车空气制动、受电弓的升弓以及机车上的电空阀等各种气动机械的驱动都需要由空气压缩机提供压缩空气等，这些辅气动机械的驱动都需要由空气压缩机提供压缩空气等，这些辅助装置一般都是三相交流异步电动机拖动的。在图助装置一般都是三相交流异步电动机拖动的。在图9-59-5中，主中，主变压器中辅助线圈变压器中辅助线圈 提供提供380 V380 V单相交流电，经劈相机单相交流电，经劈相机将单相交流电转换为三相交流电向机车上的各辅助电机供电。将单相交流电转换为三相交流电向机车上的各辅助电机供电。线圈线圈 还给司机室前窗的电热玻璃及壁炉和脚炉提供还给司机室前窗的电热玻璃及壁炉和脚炉提供380 V380 V单相
56、交流电源；而单相交流电源；而 为热风机及热饭电炉提供为热风机及热饭电炉提供220 V220 V的单相交流电源。以上各种辅助电气设备与主变压器辅助线圈的单相交流电源。以上各种辅助电气设备与主变压器辅助线圈连成的电路即为辅助电路。连成的电路即为辅助电路。2021/3/1156 三、控制电路三、控制电路 电力机车上各种高压电气设备和辅助电气电力机车上各种高压电气设备和辅助电气设备一般都采用间接控制的方法，这样既安全设备一般都采用间接控制的方法，这样既安全又方便。控制电路主要由司机控制器、各种按又方便。控制电路主要由司机控制器、各种按键开关、各种功能的继电器、接触器、转换开键开关、各种功能的继电器、接
57、触器、转换开关、保护电器以及直流关、保护电器以及直流110 V110 V稳压电源、备用稳压电源、备用蓄电池电源和蓄电池电源和15 V15 V、24 V24 V、48 V48 V低压电源组成。低压电源组成。控制电路由各部件构成不同功能的作用环节，控制电路由各部件构成不同功能的作用环节，各作用环节根据机车各种不同控制要求而有所各作用环节根据机车各种不同控制要求而有所不同。不同。 2021/3/1157n四、微机控制系统四、微机控制系统n SS8型电力机车上安装了微机控制系统，型电力机车上安装了微机控制系统，电力机车微机控制系统是一个多电力机车微机控制系统是一个多CPU，分级，分级实时控制系统。主要
58、控制功能有：实时控制系统。主要控制功能有：1机车特性控制，包括牵引性能、制动性能机车特性控制，包括牵引性能、制动性能和牵引、制动的控制。在黏着范围内，机车和牵引、制动的控制。在黏着范围内，机车先恒电流启动，再按准恒速控制，同一级位先恒电流启动，再按准恒速控制，同一级位速度变化范围均为速度变化范围均为10 kmh，采用无级磁，采用无级磁场削弱；电阻制动时，按准恒速要求自动调场削弱；电阻制动时，按准恒速要求自动调节励磁电流，低速时采用加馈电阻制动，保节励磁电流，低速时采用加馈电阻制动，保持较大制动力。持较大制动力。2021/3/1158n2空转空转(滑行滑行)保护控制。根据给定信号与检测信保护控制
59、。根据给定信号与检测信号进行比较，预测到有空转发生时，先进行撒砂号进行比较，预测到有空转发生时，先进行撒砂来抑制空转，空转发生到一定程度时，发出空转来抑制空转，空转发生到一定程度时，发出空转信号到司机台上显示。空转信号到司机台上显示。空转(滑行滑行)保护使机车运行保护使机车运行在尽可能大的黏着附近，保证机车启动、加速和在尽可能大的黏着附近，保证机车启动、加速和制动时，不擦伤车轮及钢轨踏面，不致发生牵引制动时，不擦伤车轮及钢轨踏面，不致发生牵引电动机超速。电动机超速。n3实现与安装在机车上的速度分级控制系统或速实现与安装在机车上的速度分级控制系统或速度监控装置制动配合控制。度监控装置制动配合控制。n 4自动过分相区。由于自动过分相区。由于SS8型机车速度可高达型机车速度可高达160 kmh，不能再靠司机手动操作来频繁通过，不能再靠司机手动操作来频繁通过分相区，当机车经过分相区时，微机根据检测信分相区，当机车经过分相区时，微机根据检测信号，控制机车自动进行分、合主断路器。号，控制机车自动进行分、合主断路器。2021/3/1159
