什么是电力火车

【专家解说】：　　1879年出世的世界第一台电力机车，是利用两条铁轨之间的第三条轨将电力引进机车里的。这种供电方式适合于电压和功率都比较低的情况。 　　随着电力机车的发展，要使它跑得快，运载量大，就得提高电力机车供电系统的电压和功率，因而需要使用高压输电线和变电装置。在这种情况下，就不能再使用设在地面上的第三条轨供电的方式了，因为这既不安全，又给使用带来不便。 　　1881年，德国试验成功一种适合以高压输电线供电的电力机车新的供电系统，叫做“高架接触网”供电系统，也就是将电力机车的供电线路由地面转向空中。实际上，这种供电系统和现在城市中的有轨电车相似，在车顶上装着一条“长辫子”。它与以前使用蓄电池的电动机车的主要不同在于，它自身不带电源，由电厂供电，所以机车的结构比较简单，但需要一套供电设备。 　　这种装有“长辫子”的火车，依靠装在车顶上的受电弓子把电力从架在空中的电线上引到机车里。高压输电线送来的电是高达110千伏的三相交流电，必须经过牵引变电所变成25千伏的单相交流电，方能供机车使用。因此，在电力机车行驶的铁道沿线上，每隔50公里左右设一个牵引变电所。变电所的电又被送到邻近的沿线接触网上，通过机车上的受电弓将交流电引到机车的整流器上，把交流电变成直流电，使直流电动机旋转，再经过一套传动装置，带动车轮转动，机车就会跑动起来。 　　电力机车虽然问世较早，但直到20世纪60年代才开始受到人们的重视，被大量普遍地使用起来，已成为铁路机车家族中的佼佼者。 　　人们将电力机车称为神通广大的“火车头”，就是因为它比蒸汽机车有着以下独特的优点： 　　一是它的马力大，拉得多、跑得快、爬坡的劲头足。例如，我国在 50年代末期修筑的第一条电气化铁路——宝 （鸡）成（都）铁路，就充分发挥了电力机车的优越性。从宝鸡到成都，第一道关口就是要翻越气势雄伟的秦岭。过去用3台蒸汽机车拉一列950吨货车上秦岭时，像老牛拉车每小时才行走18公里。蒸汽机车下坡时是靠闸瓦制动的，而闸瓦因摩擦就会变热，如果不及时冷却就难以将机车制动住。为了保证行车的安全，蒸汽机车的下坡速度比爬还慢，有时甚至走走停停，以便使受热的闸瓦有足够的时间冷却。后来用3台电力机车取代同样数量的蒸汽机车，就能拉着2400吨的货物，以时速50公里快速上坡，比蒸汽机车在运货量和速度上都提高了近两倍。电力机车下坡时，采用电阻制动，使列车能以每小时40公里的速度下坡，既快速又安全。 　　二是电力机车用的是“干净”的电能，它不冒黑烟、扬灰渣，因而不会污染环境。即便是通过几公里长的隧道，旅客也不必担心浓烟和废气熏人，也不会被讨厌的煤灰渣迷住眼睛或弄脏衣服。机车驾驶人员也能在宽敞明亮的司机室进行操作。 　　三是电力机车操作简便，出车前的准备时间短，不像蒸汽机车那样，既要装煤，又要加水，也不像内燃机车需要加油。无论是在缺水的沙漠地带，或是在冰天雪地的寒冷地区，只要有电力供应，电力机车就能牵引列车昼夜行驶。 　　四是电力机车使用的是电能，既可由煤炭、石油来发电，也可由水力、核能、天然气、地热、太阳能等发电，能量来源比蒸汽机车和内燃机车丰富，而且效率高。蒸汽机车的热效率只有 7%；内燃机车的热效率较高，也仅为28%；而采用火力发电的电力机车，其效率可达30%，若以水力发电时，热效率高达60%～70%。 　　本世纪50年代，由于石油得到大量开采，价格低廉，所以世界各国郡在研制和使用内燃机车，而把电子机车放在次要地位。但是，在石油生产国提高石油价格，发生了世界性的石油危机之后，人们又把注意力转向了电力机车，从而促进了电力机车的迅速发展。 　　当时欧洲各国的电力机车的发展较快，如瑞士、荷兰等国研制的电力机车和供城市交通使用的有轨电车。日本制成了一种交直流两用电力机车，使用更为方便。 　　我国对电力机车使用很重视，除了建成宝成路电气化线路外，又修建了多条电气化线路，大大提高了机车的运载量。与此同时，我国还研制成了“韶山”型电力机车，也投入使用。 　　电力机车除了在铁路和城市地面交通（即有轨电车）使用外，还多用于城市中地铁，如意大利米兰市地铁、我国北京地铁用的电力机车等。现在的北京地铁电力机车上的“长辫子”已经不见了。这是怎么回事呢？原来，它是将“长辫子”从车顶上移到铁轨旁边的路基上。这样，架设和检修都很方便，但路轨附近有触电的危险，所以严禁乘客跳下站台，以保证人身安全。 　　目前，有的国家已制成了具有万匹马力的电力机车，使火车的速度超过了每小时200公里。还有的在研制14000马力的大功率电力机车，将会使火车的速度得到进一步提高。看来，电力机车将有着美好的发展前景。 　　二、交直流电传动机车动作原理 　　机车蓄电池供96V启动，80KW启动发电机。启动发电机发动机车柴油机，柴油机运转带动同步主发电机运行，45KW的感应子励磁机通过整流输出直流电给同步主发电机转子励磁，主发电机正常发电，（当柴油机运转后 启动发电机转成他励发电机运行发出110V恒定直流电，供给空压机以及一些机车辅助设备，另外再给机车蓄电池充电），同步主发电机发出三相交流电，经过主整流柜，供给六台直流牵引电机，最后，机车启动。 　　三、电力机车结构原理 　　电力机车是从接触网获取电能，再利用牵引电机驱动的机车，是非自带能源式的机车。 　　四、电力机车种类 　　1、直流电力机车 　　这种机车在国内应用最广，城市电车、地铁、铁道运输等方面都有应用，但受接触网电压的影响，机车功率受到一定限制。 　　2、单相低频交流电力机车 　　这种机车采用单相整流子牵引电机（现在也有用直流他励牵引电机的），主要问题是整流要求采用较低的供电频率比如16又三分之二赫兹或者25赫兹这种机车在欧美有应用，需要设立专门的发电厂和变频装置。 　　3、单相工频交流电力机车（整流器式电力机车） 　　这种机车是国内普遍采用的，像韶山1型、韶山3型等。 　　4、其他 　　（1）、采用直流他励牵引电机的机车 像韶山2型 　　（2）、采用交流无换向器牵引电机的机车交－直－交制 交－交制的机车已经在这种系统中应用,像德国的ICE型高速电动车组株洲厂的DJ2型等等,电力机车由机械、电气、空气管路三大系统组成,下面简要说一下 整流器式和交直交电力机车原理：接触网供单相交流电－机车内牵引变压器降压－整流后变成直流电－供给直流牵引电机－牵引电机旋转带动机车运行