2019-04-16 19:30:58

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直流电力机车,或称直-直流电动机车,直流电力机车采用直流制供电,牵引变电所内设有整流装置,它将三相交流电变成直流电后,再送到接触网上。

基本信息

  • 中文名

    直流电力机车

  • 外文名

    D.C.locomotive

  • 别称

    直-直流电动机车

  • 特性

    直流制供电

  • 组成

    一般由车体和转向架两部分组成

  • 适用范围

    工矿及城市交通运输

折叠 编辑本段 结构组成

直流电力机车(除矿井下的小机车外)一般由车体和转向架两部分组成,车体安装在转向架上。在露天矿区,为了装货方便,接触网移到路侧,此时,直流电力机车除带有顶部中央的受电弓外,还有旁受电弓。一般工矿机车车体的前后端较低,内部安装电工设备;车体中间较高,并设有可以两个方向运行操纵的司机室。用于地面的大型工矿直流电力机车,除少数重型电力机车外,一般有4~6台直流电动机,功率为1000~2000kW,机车重约80~160t。用于矿井下的狭轨直流电力机车,只有1~2台直流电动机,功率小到10kW以下。

折叠 编辑本段 特性及原理

折叠 特性

直流电力机车一般采用串励牵引电动机。这种电动机不仅调速方便,而且其机械特性软,使机车具有接近恒功率的理想牵引特性。此外,当机车轮对直径有差异时,各电动机之间负载分配比较均匀;当电网电压波动时,电动机中电流的冲击也较小。具有4~8台电动机的直流电力机车在起动过程中,为减少起动电阻中的能耗,电动机为串-并联换接。如四轴机车首先全部四台牵引电动机串联,然后改为两台电动机串联后再并联。多数直流电力机车具有电气制动性能。这时的牵引电动机变为直流发电机运行,把机车的动能转变为电能,消耗在电阻中或反馈回电网。近代的直流电力机车,已逐步采用直流斩波器代替启动电阻调压。斩波调压可达到节能、改善牵引性能、降低启动电流和网压降落、减少维修、消除复杂的串-并联切换的目的。机车上用的直流斩波器由电力电子器件构成,串入牵引电动机的电枢电路。改变斩波器中晶闸管等电力电子器件的导通时间和关断时间的比例(导通比),即可达到调节电动机端电压大小的目的,并使机车平滑地调速而没有启动电阻上的能量消耗。

折叠 基本工作原理

直直型电力机车通常称为直流电力机车,是现代电力机车最为简单的一种。它使用的是直流电源和直流串励牵引电动机。有些工矿电力机车、地铁电动车组和城市无轨电车仍采用这种型式。

如图所示为一般工矿用四轴直流电力机车的工作原理示意图。工作过程为:机车由受电弓AP从接触网取得直流电,经断路器QF、起动电阻R向四台直流牵引电动机M1~M4供电,牵引电流经钢轨流回变电所。当四台牵引电动机接通电源后即行旋转,把电能转变为机械能,再分别通过各自的齿轮传动装置,驱动机车动轮牵引列车运行。

折叠 编辑本段 特点

通过分析直流电力机车的工作原理,可以得出直流电力机车具有以下特点:

(1)机车结构简单,造价低,经济性好。

(2)采用适合于牵引的直流串励电动机,牵引性能好,调速方便。

(3)控制简单,运行可靠。

(4)供电效率低。由于受牵引电动机端电压的限制,接触网电压一般为1500~3000V。传输一定功率时电流较大,接触网导线耗电量较大,因此供电效率低。

(5)基建投资大。为了减少接触网上的压降,电气化区段的牵引变电所数量较多,造成基建投资大。

(6)有级调速。由于早期机车使用调压电阻起动、调速,因此调节过程中有能量损耗使效率很低,同时也难以实现连续、平滑地调节。随着电力电子技术的发展,应用直流斩波技术进行调速,可以对牵引电动机端电压进行连续、平滑地调节,从而实现无级调速。

综上所述,直流电力机车由于受牵引电动机端电压的限制,网压不可能太高,从而限制了机车功率的进一步提高。随着现代铁路运输事业的发展,直流电力机车显然已不适应干线大功率的要求。一般应用于工矿及城市交通运输。

折叠 编辑本段 发展历程

主导时期

20世纪50年代前,在电力牵引的领域中,直流电力机车占有主导地位。直流车承担了20世纪80、90年代北京市市公共交通运输重要任务,因没有空调被称为"闷罐车"。1971年北京地铁正式接待乘客,截至1999年交流车在1号线上使用,直流车共运送乘客约62亿人次。

逐渐被替代

此后因为要求电力牵引功率不断加大和大功率电力变流器的出现,除个别地区(如苏联一些地区)外,在铁路干线上的直流电力机车已被网压高、功率大的工频交流电力机车所取代。由于应用交流笼式电动机的一系列优点,大型工矿直流电力机车,也向直流供电下的交流传动方向发展。

退出北京地铁

2012年4月,地铁1号线直流车(闷罐车)举行退役仪式。据悉,19组114辆直流车将全部完成"交班"。自此,北京地铁将从直流车进入全交流车时代。据悉,这些退役的直流车有的将进行拍卖。

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