什么是電力火車

【專家解說】：　　1879年出世的世界第一臺(tái)電力機(jī)車，是利用兩條鐵軌之間的第三條軌將電力引進(jìn)機(jī)車?yán)锏?。這種供電方式適合于電壓和功率都比較低的情況。 　　隨著電力機(jī)車的發(fā)展，要使它跑得快，運(yùn)載量大，就得提高電力機(jī)車供電系統(tǒng)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(shè)在地面上的第三條軌供電的方式了，因?yàn)檫@既不安全，又給使用帶來不便。 　　1881年，德國試驗(yàn)成功一種適合以高壓輸電線供電的電力機(jī)車新的供電系統(tǒng)，叫做“高架接觸網(wǎng)”供電系統(tǒng)，也就是將電力機(jī)車的供電線路由地面轉(zhuǎn)向空中。實(shí)際上，這種供電系統(tǒng)和現(xiàn)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(dòng)機(jī)車的主要不同在于，它自身不帶電源，由電廠供電，所以機(jī)車的結(jié)構(gòu)比較簡單，但需要一套供電設(shè)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(jī)車?yán)?。高壓輸電線送來的電是高達(dá)110千伏的三相交流電，必須經(jīng)過牽引變電所變成25千伏的單相交流電，方能供機(jī)車使用。因此，在電力機(jī)車行駛的鐵道沿線上，每隔50公里左右設(shè)一個(gè)牽引變電所。變電所的電又被送到鄰近的沿線接觸網(wǎng)上，通過機(jī)車上的受電弓將交流電引到機(jī)車的整流器上，把交流電變成直流電，使直流電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，再經(jīng)過一套傳動(dòng)裝置，帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)車就會(huì)跑動(dòng)起來。 　　電力機(jī)車雖然問世較早，但直到20世紀(jì)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(jī)車家族中的佼佼者。 　　人們將電力機(jī)車稱為神通廣大的“火車頭”，就是因?yàn)樗日羝麢C(jī)車有著以下獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)： 　　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年代末期修筑的第一條電氣化鐵路——寶 （雞）成（都）鐵路，就充分發(fā)揮了電力機(jī)車的優(yōu)越性。從寶雞到成都，第一道關(guān)口就是要翻越氣勢(shì)雄偉的秦嶺。過去用3臺(tái)蒸汽機(jī)車?yán)涣?50噸貨車上秦嶺時(shí)，像老牛拉車每小時(shí)才行走18公里。蒸汽機(jī)車下坡時(shí)是靠閘瓦制動(dòng)的，而閘瓦因摩擦就會(huì)變熱，如果不及時(shí)冷卻就難以將機(jī)車制動(dòng)住。為了保證行車的安全，蒸汽機(jī)車的下坡速度比爬還慢，有時(shí)甚至走走停停，以便使受熱的閘瓦有足夠的時(shí)間冷卻。后來用3臺(tái)電力機(jī)車取代同樣數(shù)量的蒸汽機(jī)車，就能拉著2400噸的貨物，以時(shí)速50公里快速上坡，比蒸汽機(jī)車在運(yùn)貨量和速度上都提高了近兩倍。電力機(jī)車下坡時(shí)，采用電阻制動(dòng)，使列車能以每小時(shí)40公里的速度下坡，既快速又安全。 　　二是電力機(jī)車用的是“干凈”的電能，它不冒黑煙、揚(yáng)灰渣，因而不會(huì)污染環(huán)境。即便是通過幾公里長的隧道，旅客也不必?fù)?dān)心濃煙和廢氣熏人，也不會(huì)被討厭的煤灰渣迷住眼睛或弄臟衣服。機(jī)車駕駛?cè)藛T也能在寬敞明亮的司機(jī)室進(jìn)行操作。 　　三是電力機(jī)車操作簡便，出車前的準(zhǔn)備時(shí)間短，不像蒸汽機(jī)車那樣，既要裝煤，又要加水，也不像內(nèi)燃機(jī)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(qū)，只要有電力供應(yīng)，電力機(jī)車就能牽引列車晝夜行駛。 　　四是電力機(jī)車使用的是電能，既可由煤炭、石油來發(fā)電，也可由水力、核能、天然氣、地?zé)?、太陽能等發(fā)電，能量來源比蒸汽機(jī)車和內(nèi)燃機(jī)車豐富，而且效率高。蒸汽機(jī)車的熱效率只有 7%；內(nèi)燃機(jī)車的熱效率較高，也僅為28%；而采用火力發(fā)電的電力機(jī)車，其效率可達(dá)30%，若以水力發(fā)電時(shí)，熱效率高達(dá)60%～70%。 　　本世紀(jì)50年代，由于石油得到大量開采，價(jià)格低廉，所以世界各國郡在研制和使用內(nèi)燃機(jī)車，而把電子機(jī)車放在次要地位。但是，在石油生產(chǎn)國提高石油價(jià)格，發(fā)生了世界性的石油危機(jī)之后，人們又把注意力轉(zhuǎn)向了電力機(jī)車，從而促進(jìn)了電力機(jī)車的迅速發(fā)展。 　　當(dāng)時(shí)歐洲各國的電力機(jī)車的發(fā)展較快，如瑞士、荷蘭等國研制的電力機(jī)車和供城市交通使用的有軌電車。日本制成了一種交直流兩用電力機(jī)車，使用更為方便。 　　我國對(duì)電力機(jī)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(jī)車的運(yùn)載量。與此同時(shí)，我國還研制成了“韶山”型電力機(jī)車，也投入使用。 　　電力機(jī)車除了在鐵路和城市地面交通（即有軌電車）使用外，還多用于城市中地鐵，如意大利米蘭市地鐵、我國北京地鐵用的電力機(jī)車等?，F(xiàn)在的北京地鐵電力機(jī)車上的“長辮子”已經(jīng)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(shè)和檢修都很方便，但路軌附近有觸電的危險(xiǎn)，所以嚴(yán)禁乘客跳下站臺(tái)，以保證人身安全。 　　目前，有的國家已制成了具有萬匹馬力的電力機(jī)車，使火車的速度超過了每小時(shí)200公里。還有的在研制14000馬力的大功率電力機(jī)車，將會(huì)使火車的速度得到進(jìn)一步提高?？磥恚娏C(jī)車將有著美好的發(fā)展前景。 　　二、交直流電傳動(dòng)機(jī)車動(dòng)作原理 　　機(jī)車蓄電池供96V啟動(dòng)，80KW啟動(dòng)發(fā)電機(jī)。啟動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)車柴油機(jī)，柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)同步主發(fā)電機(jī)運(yùn)行，45KW的感應(yīng)子勵(lì)磁機(jī)通過整流輸出直流電給同步主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁，主發(fā)電機(jī)正常發(fā)電，（當(dāng)柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后 啟動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)成他勵(lì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行發(fā)出110V恒定直流電，供給空壓機(jī)以及一些機(jī)車輔助設(shè)備，另外再給機(jī)車蓄電池充電），同步主發(fā)電機(jī)發(fā)出三相交流電，經(jīng)過主整流柜，供給六臺(tái)直流牽引電機(jī)，最后，機(jī)車啟動(dòng)。 　　三、電力機(jī)車結(jié)構(gòu)原理 　　電力機(jī)車是從接觸網(wǎng)獲取電能，再利用牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)車，是非自帶能源式的機(jī)車。 　　四、電力機(jī)車種類 　　1、直流電力機(jī)車 　　這種機(jī)車在國內(nèi)應(yīng)用最廣，城市電車、地鐵、鐵道運(yùn)輸?shù)确矫娑加袘?yīng)用，但受接觸網(wǎng)電壓的影響，機(jī)車功率受到一定限制。 　　2、單相低頻交流電力機(jī)車 　　這種機(jī)車采用單相整流子牽引電機(jī)（現(xiàn)在也有用直流他勵(lì)牽引電機(jī)的），主要問題是整流要求采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(jī)車在歐美有應(yīng)用，需要設(shè)立專門的發(fā)電廠和變頻裝置。 　　3、單相工頻交流電力機(jī)車（整流器式電力機(jī)車） 　　這種機(jī)車是國內(nèi)普遍采用的，像韶山1型、韶山3型等。 　　4、其他 　?。?）、采用直流他勵(lì)牽引電機(jī)的機(jī)車 像韶山2型 　　（2）、采用交流無換向器牽引電機(jī)的機(jī)車交－直－交制 交－交制的機(jī)車已經(jīng)在這種系統(tǒng)中應(yīng)用,像德國的ICE型高速電動(dòng)車組株洲廠的DJ2型等等,電力機(jī)車由機(jī)械、電氣、空氣管路三大系統(tǒng)組成,下面簡要說一下 整流器式和交直交電力機(jī)車原理：接觸網(wǎng)供單相交流電－機(jī)車內(nèi)牽引變壓器降壓－整流后變成直流電－供給直流牽引電機(jī)－牽引電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)機(jī)車運(yùn)行