2-第二章电气化铁道基本知识教程.doc

PAGE  -PAGE 9- 第二章 电气化铁道基本原理 第一节 电气化铁道的概念及优越性 一、电气化铁道的概念 采用电力牵引的铁道叫电气化铁道。它改变了蒸汽牵引和内燃牵引的常规牵引模式，给现代铁道运输带来了强大的生命力，是现代轨道运输发展的必由之路。 二、电气化铁路的优越性 电气化铁路由电力机车通过接触网从外部电源取得电能牵引列车前进，所以它具有如下优点。 1、牵引功率大，运输能力高 由于电力机车本身不带能源，也不需要带能源转换设备，可从外部电源取得所需全部电能，所以在同样机车重量情况下，电力机车容易做到大功率 运行实践证明，电气化铁路在地形复杂的长大坡道、隧道群、高原和沙漠区段有着明显优势。在地理条件较好的繁忙干线也显示了其优越性，在石—太线的石阳段，年运输能力由电化前的2000吨提高到电化后的6000万吨，从而显示了电气化铁路多拉快跑的特点。 2、牵引效率高，综合利用能源 电力牵引消耗的是电能，而电能可以集中化现代化生产，大型现代发电设备可使热效率达到60%以上，若采用水力发电水能利用率更高，并且核能发电正在蓬勃发展之中，电力牵引是内燃牵引效率的两倍。 电力牵引可以综合利用能源，尤其在石油、煤炭资源面临枯竭的今天，人们努力开发、利用新能源，如风能、光能、地热能和潮汐能等。随着科学的发展，会有更广泛更廉价的再生能源被利用，电气化铁路可以利用一切能源发出的电能。 3、环保运输，工作条件好 随着人们物质文明和精神文明的提高，人们对环境的要求也越来越高。人类也受到了掠夺式占有的惩罚，保护环境可持续发展已是人们的共识。电力机车直接使用电能，免除了燃煤燃油排放的一氧化碳及其他有害气体的污染，给旅客及沿线人民创造了良好的生活、生产环境。电力牵引利用了集约化发电设备的低能耗、低污染的生产优势。 电力牵引减少了余热及费气排放，给司乘人员及铁路工作人员创造了舒适、清洁的工作环境，特别是在长大隧道及其他通风条件差的区段尤为显著。 4、劳动生产率高，运输成本底 由于电力机车可以连续不断地从外部电源取得电能，并且功率大，运行速度高。电力牵引宜跑长交道，增加了机车交换距离，提高了机车使用率，减少了机车整备检修基地，减少了整备检修设备和工作人员。由于电力机车热效率高，能耗少，按价格对比，电力牵引万吨公里能耗费用只有内燃牵引的三分之一到五分之一，大大降低了运输成本。 第二节 电气化铁道的组成及工作原理 电气化铁道由电力机车、牵引变电所、接触网、轨道回路四部分组成，其中，接触网和轨道回路称为牵引网，如图1-2-1所示。牵引变电所接受外部电源的电能，转变成电力机车适用的电能，由接触网输送给电力机车。电力机车将电能转变成机械能牵引列车前进，牵引电流通过轨道回路流回牵引变电所，完成电力牵引过程。电气化铁道采用“单相工频交流制”供电方式。 图2-2-1 电气化铁道供电原理示意图 1-高压输电线 2-馈电线 3-牵引变电所 4-接触网 5-电力机车 6-轨道电路 7-分区亭 8-回流线 一、电力机车 电力机车是电力牵引的动力，由机车受电弓接受接触网输送的电能，通过变压、整流及控制装置转变为直流电机适用的低压、直流输送给电机，电机将电能转变成机械能牵引列车前进，图2-2-2所示。 机车受电弓与接触线滑动接触取得电能，它性能的好坏对机车运行速度影响至关重要。受电弓受流性能在很大程度上取决于弓、线间的接触压力，若压力过大，使弓、线间磨耗增大，压力过小则弓、线间接触电阻大，还可能发生弓、线脱离现象产生电弧，烧灼受电弓和接触网导线。由于接触网导线高度不一致和机车的震动，受电弓在随机车运行的同时还要作上下运动， 使弓、线压力变化。因此，受电弓结构应适应这种变化，使得弓、线压 力变化尽量小。为适应高速列车运行要求，人们在积极研究受电弓的新材料和新结构。 图2-2-2 电力机车 受电弓分为单臂式和双臂式，我国目前采用单臂式。图2-2-3表示DSA-250型受电弓基本构造，它主要由滑板、接触板条、支架、上部框架、铰连座、下臂杆、推杆、气囊、弹簧、底座及支持绝缘子等组成。其主要技术性能：设计速度 200km/h，额定工作电流630A ，静接触压力75±5N,最大工作范围1250mm,允许工作范围950mm。 图2-2-3 DSA250型受电弓构造示意图 （a）受电弓示意图 （b）包络线示意图 1-受电弓滑板 2-上臂杆 3-绞连座 4-拉杆 5-下臂杆 6-气囊 7-底座 二、牵引变电所 牵引变电所是电气化铁路转换电能的设施，它接受系统