电力机车工作原理

电力机车工作原理

电力机车是一种利用电力驱动的铁路机车，它通过电力传动系统实现牵引和制动功能。本文将详细介绍电力机车的工作原理，包括电力供应系统、传动系统和控制系统。

一、电力供应系统

电力机车的电力供应系统主要由电源、集电装置和电力传输装置组成。电源可以是交流或直流电源，常见的是交流电源。集电装置通常由集电弓和集电轮组成，用于接触电气化铁路的供电线路。电力传输装置将电能从集电装置传输到机车的主电路中。

二、传动系统

电力机车的传动系统主要由牵引电机、齿轮箱和传动轴组成。牵引电机是电力机车的关键组件，它将电能转化为机械能，提供牵引力。齿轮箱用于调节牵引电机输出的转矩和速度，以适应不同的牵引要求。传动轴将齿轮箱输出的动力传输到车轮上，实现机车的牵引功能。

三、控制系统

电力机车的控制系统主要包括牵引控制和制动控制。牵引控制系统用于控制牵引电机的输出功率和转矩，以实现机车的加速、减速和恒速运行。制动控制系统用于控制机车的制动力，包括电阻制动、再生制动和空气制动等。

在实际运行中，电力机车的工作原理如下：

1. 电源供应电能给机车的集电装置，集电装置通过接触供电线路，将电能传输到机车的主电路中。

2. 主电路将电能传输到牵引电机，牵引电机将电能转化为机械能，提供牵引力。 3. 牵引控制系统通过调节牵引电机的输出功率和转矩，控制机车的运行速度和牵引力。

4. 传动系统将牵引电机输出的动力传输到车轮上，实现机车的牵引功能。

5. 制动控制系统通过控制机车的制动力，实现机车的减速和停车。

总结：

电力机车的工作原理主要包括电力供应系统、传动系统和控制系统。电力供应系统负责将电能供应给机车的主电路，传动系统将电能转化为机械能，提供牵引力，控制系统实现牵引和制动控制。电力机车通过这些系统的协调工作，实现了高效、环保的铁路运输。

改进型电力机车的劈相机工作原理

劈相机是SS4改进型电力机车辅助系统的主要电机之一。它的性能的好坏直接影响到其它辅助电机的正常工作。异步电动机的许多故障现象都会在劈相机上发生，但劈相机又有其自己的特性。要想快速准确地找到劈相机的故障并及时排除故障就必须对劈相机有一个全面的了解。

首先就要了解劈相机在电力机车上的作用及工作原理。SS4改进型电力机车的劈相机实际上是单相电动机与三相发电机的组合。SS4改进型电力机车上所有的辅助电动机均由主变压器的辅助绕组a6-x6供给单相电源，经异步劈相机将单相电源劈成三相电源，再供给辅助电路的所有三相异步电动机使用。异步劈相机的结构与三相异步电动机不同，转子为鼠笼式，定子绕组按三相不对称规律嵌入在定子槽内，劈相机实际上是单相电动机与三相发电机的组合。劈相机的电负荷不是固定的，是随机车运行工况的改变而变动。

电动机单相交流电通过电机定子的单相绕组时，产生交变的脉振磁场，一个脉振磁场可以分解为两个幅值一样，转速相等转向相交的旋转磁场，与电机转子的转动方向相同为正序放置磁场，与转子转动方向相反的磁场为负序旋转磁场。劈相机的电动相绕组接到单相交流电源上，在劈相机的空气隙中产生两个大小相同的磁场，当劈相机的转子静止不动时，这两个磁场在转子导体中感应的电动势和电流的大小相等，方向相反。由此而产生的两个转矩也大小相等，方向相反而互相抵消。起动转矩为零，劈相机不能自行起动。如果转子与正序旋转磁场的相对速度比较小，而转子与负序旋转磁场的相对速度比较大，转子以几乎两倍于同步转速的速度切割该负序磁场，使转子导体内感应出近两倍于电网频率的电势和电流，该电流产生的磁场几乎抵消了定子绕组产生的负序磁场。

也就是说，当转子转动时，在劈相机的气隙中主要剩下了一个正序旋转磁场，它与转子相互作用产生电磁转矩，克服了转子的机械阻力矩及转子负序电流产生的电磁阻力矩，驱使转子沿着正序旋转磁场方向旋转，同时该正序旋转磁场切割定子三相绕组，并使它感应出三相电势，于是单相电源被劈成三相电源。在劈相机定子的三相输出端接上电负载，因其中两相负载直接与单相电源相联，不需要经过劈相机而直接从单相电源得到供电，而另一相负载则由劈相机的发电相得到供电，所以劈相机是将单相交流电源劈成三相，而本身只输出一相的异步电机。（劈相机工作原理图附图3-1）

电力机车的制动方式及其原理

1、制动技术概念

列车制动就是人为地制止列车的运动，包括使它减速、不加速或停止运行。对已制动的列车或机车解除或减弱其制动作用，则称为“缓解”。为施行制动和缓解而安装在机车、车辆、列车上的一整套设备，总称为“制动装置”。“制动”和“制动装置”俗称为“闸”。施行制动常简称为“上闸”或“下闸”，施行缓解则简称为“松闸”。“列车制动装置”包括机车制动装置和车辆制动装置。不同的是，机车除了具有像车辆一样使它自己制动和缓解的设备外，还具有操纵全列车制动作用的设备。

2、机车制动方式

1）闸瓦制动：铁路机车车辆采用的制动方式最普遍的是闸瓦制动。用铸铁或其他材料制成的瓦状制动块，在制动时抱紧车轮踏面，通过摩擦使车轮停止转动。在这一过程中，制动装置要将巨大的动能转变为热能消散于大气之中。而这种制动效果的好坏，却主要取决于摩擦热能的消散能力。使用这种制动方式时，闸瓦摩擦面积小，大部分热负荷由车轮来承担。列车速度越高,制动时车轮的热负荷也越大。如用铸铁闸瓦，温度可使闸瓦熔化；即使采用较先进的合成闸瓦，温度也会高达400~450℃。当车轮踏面温度增高到一定程度时，就会使踏面磨耗、裂纹或剥离，既影响使用寿命也影响行车安全。可见，传统的踏面闸瓦制动适应不了高速列车的需要，需要一种新型的制动装置以满足要求。

2）盘形制动：它是在车轴上或在车轮辐板侧面安装制动盘，用制动夹钳使以合成材料或者粉末冶金制成的两个闸片紧压制动盘侧面，通过摩擦产生制动力，使列车停止前进。由于作用力不在车轮踏面上，盘形制动可以大大减轻车轮踏面的热负荷和机械磨耗。另外制动平稳，噪声小。盘形制动的摩擦面积大，而且可以根据需要安装若干套，制动效果明显高于踏面制动，尤其适用于时速120公里以上的列车，这正是各国普遍采用盘形制动的原因所在。但不足的是车轮踏面没有闸瓦的磨刮，将使轮轨粘着恶化；制动盘使簧下重量及冲击振动增大，运行中消耗牵引功率。踏面制动和盘形制动都要通过轮轨之间的粘着来实现，因此都属于粘着制动。

电力机车工作原理

电气化铁路的回路就是火车脚下的铁路. 机车先通过电弓从接触网（就是天上的电线）上受电，在经过机车上的牵引变压器，整流柜，逆变,然后传入牵引电机带动机车，最后通过车轮传入钢轨.形成一个巧妙的电路.

和电传动内燃机车相比就是动力源不同,能量来自接触网，其他如走行部，车体等并没有本质区别。通过受电弓将25KV的电压引至车内变压器，之后，若是交直流传动的，便进行整流，驱动直流电动机,电机通过齿轮驱动轮对.一般调节晶闸管的导通角度来调节功率,从而进行调速。交直交流传动的要在整流后加逆变环节，之后驱动异步电动机，驱动轮对.这种的调速较为复杂，要合理调节逆变的频率和整流的电压才能保证功率因数。大体过程就是这样。

电力机车是通过车顶上的集电弓（也称受电弓）从接触网获取电能，把电能输送到牵引电动机使电动机驱动车轮运行的机车。

电力机车的分类:

1、按机车轴数分:

四轴车:轴式为B0—B0;

六轴车:轴式为C0-C0、B0-B0-B0；

八轴车：轴式为2（B0-B0）；

十二轴车：轴式为2（C0—C0)、2（B0—B0—B0)。

轴式 “B”表示一个转向架有2根轴；轴式 “C”表示一个转向架有3根轴；脚号“0”表示每个轴有一台牵引电机;”—”表示转向架之间是通过车体传递牵引力.

2、按用途分:

（1)客运电力机车。用来牵引各种速度等级的客运列车，其特点是速度较高，所需牵引力较小。

（2)货运电力机车。用来牵引货物列车，其特点是载荷大，牵引力大，但速度较低。

（3)客货通用电力机车.尤其是近年来新型电力机车中，其恒功运行速度范围大，可适用牵引客运列车，也可适用牵引货运列车.

3、按轮对驱动型式分：

(1)个别驱动电力机车 指每一轮对是由单独的一台牵引电动机驱动的电力机车。

（2）组合驱动电力机车 指几个轮对用机械方式互相连接成组，共同由一台牵引电动机驱动的电力机车。

现代电力机车大都采用个别驱动方式，而很少再采用组合驱动。