直流電力機車

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直流電力機車

直流電力機車 - 背景知識

電力機車本身不帶原動機,靠接受接觸網送來的電流作為能源,由牽引電動機驅動機車的車輪。電力機車具有功率大、熱效率高、速度快、過載能力強和運行可靠等主要優點,而且不汙染環境,特別適用於運輸繁忙的鐵路幹線和隧道多,坡度大的山區鐵路。

電力機車是從接觸網上獲取電能的,接觸網供給電力機車的電流有直流和交流兩種。由於電流製不同,所用的電力機車也不一樣,基本上可以分為直-直流電力機車、交-直流電力機車、交-直-交流電力機車三類。

直流電力機車 - 特點

直-直流電力機車采用直流製供電,牽引變電所內設有整流裝置,它將三相交流電變成直流電後,再送到接觸網上。因此,電力機車可直接從接觸網上取得直流電供給直流串勵牽引電動機使用,簡化了機車上的設備。傳統的直流電力機車其供電電流經受電弓和調壓電阻直接進入牽引電動機。這種機車電工設備少,技術簡單;由於采用直流供電,對電網和沿線沒有幹擾,接觸網電壓低,功率也較小,廣泛用於工礦的運輸中。

直流製的缺點是接觸網的電壓低,一般為l500V或3000V,接觸導線要求很粗,要消耗大量的有色金屬,加大了建設投資。

直流電力機車 - 結構組成

直流電力機車(除礦井下的小機車外)一般由車體和轉向架兩部分組成,車體安裝在轉向架上。在露天礦區,為了裝貨方便,接觸網移到路側,此時,直流電力機車除帶有頂部中央的受電弓外,還有旁受電弓。為了近距離瞭望,一般工礦機車車體的前後端較低,內部安裝電工設備;車體中間較高,並設有可以兩個方向運行操縱的司機室。用於地麵的大型工礦直流電力機車,除少數重型電力機車外,一般有4~6台直流電動機,功率為1000~2000kW,機車重約80~160t。用於礦井下的狹軌直流電力機車,隻有1~2台直流電動機,功率小到10kW以下。[

直流電力機車 - 原理

直流電力機車一般采用串勵牽引電動機。這種電動機不僅調速方便,而且其機械特性軟,使機車具有接近恒功率的理想牽引特性。此外,當機車輪對直徑有差異時,各電動機之間負載分配比較均勻;當電網電壓波動時,電動機中電流的衝擊也較小。具有4~8台電動機的直流電力機車在起動過程中,為減少起動電阻中的能耗,電動機為串-並聯換接。如四軸機車首先全部四台牽引電動機串聯,然後改為兩台電動機串聯後再並聯。多數直流電力機車具有電氣製動性能。這時的牽引電動機變為直流發電機運行,把機車的動能轉變為電能,消耗在電阻中或反饋回電網。近代的直流電力機車,已逐步采用直流斬波器代替啟動電阻調壓。斬波調壓可達到節能、改善牽引性能、降低啟動電流和網壓降落、減少維修、消除複雜的串-並聯切換的目的。機車上用的直流斬波器由電力電子器件構成,串入牽引電動機的電樞電路。改變斬波器中晶閘管等電力電子器件的導通時間和關斷時間的比例(導通比),即可達到調節電動機端電壓大小的目的,並使機車平滑地調速而沒有啟動電阻上的能量消耗。

直流電力機車 - 北京地鐵

主導時期

20世紀50年代前,在電力牽引領域中,直流電力機車占有主導地位。直流車承擔了20世紀80、90年代北京市市公共交通運輸重要任務,因沒有空調被稱為“悶罐車”。1971年北京地鐵正式接待乘客,截至1999年交流車在1號線上使用,直流車共運送乘客約62億人次。

逐漸被替代

此後因為要求電力牽引功率不斷加大和大功率電力變流器的出現,除個別地區(如蘇聯一些地區)外,在鐵路幹線上的直流電力機車已被網壓高、功率大的工頻交流電力機車所取代。由於應用交流籠式電動機的一係列優點,大型工礦直流電力機車,也向直流供電下的交流傳動方向發展。

退出北京地鐵

2012年4月12日上午,地鐵1號線直流車(悶罐車)舉行退役儀式。據悉,19組114輛直流車今天將全部完成“交班”。自此,北京地鐵將從直流車進入全交流車時代。據悉,這些退役的直流車有的將進行拍賣。

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