电力机车基础知识一、电力机车基础知识电力机车电气原理图按其功能和作用、电路电压等级分别组成三个基本独立的电路系统，称为主电路、辅助电路、控制电路。
电力机车上有品种繁多的电机、电气设备及元器件，在总体布置时就是把这些设备和单元合理地定位，根据布置方式，有对称和不对称两种方式，采用哪一种，是因车而异的。
此外机车通风方式一般也有现两种，设置专用风道，便于集中除尘，使随风带入的尘埃不污染其它设备称为独立通风 ,另一种则是风由侧墙吸入车内，结构简单，风速低等优点，风进入车内后再自行分配进入各风道，称为车体通风。
电力机车基本特性有牵引特性和电制动特性。
机车牵引特性是机车轮周牵引力与机车速度之间的关系。
电制动动特性表示机车轮周制动力与机车速度的关系。
SS9车体通风SS9独立通风SS9车体通风SS9型电力机车总体布置采用双侧走廊、双司机室、各设备采用斜对称布置方式。
车内设备基本上采用平面斜对称布置，划分为7个室，即：Ⅰ、Ⅱ端司机室，Ⅰ、Ⅱ端辅助室，Ⅰ、Ⅱ端高压室、变压器室。
此外，机车设备布置还包括车顶设备布置，机车辅助设备布置及机车布线。
SS9独立通风SS9改进型机车总体布置采用新型设计平台的布置方式，即采用中央直通走廊（宽度不小于600mm）、标准化双司机室、主变压器采用卧式结构，车内设备采用斜对称布置方式，使机车重心下降，重量分配均匀。
原SS9型机车采用车体通风方式，风通过机车侧墙过滤器进入车体，自然除尘后再进入各风道，这样容易造成机车内部各电器表面积尘，降低电器使用寿命并易引起接触器触头虚接等故障；同时车体通风方式容易造成机车内部负压较大。
SS9改进型电力机车采用独立通风的方式，每条通风支路均有自己独立的进、出风风道，其中，1位、4位牵引通风机分别对1＃和2＃、5＃和6＃牵引电机进行强迫风冷；2位牵引通风机对4＃牵引电机和1＃整流柜进行强迫风冷；3位牵引通风机对3＃牵引电机和2＃整流柜进行强迫风冷。
冷却风通过侧墙夹层、过滤网、到达各个通风支路的独立的进风口、风道，冷却发热电器部件后，再通过各自出风口排向车底大气，使得车内负压大大减小，提高了机车的滤尘效果及防寒性能。
SS9机车总体介绍主要性能参数电流制单相工频交流工作电压：额定25kV最高29kV最低19kV机车整备重量126t，允差＋３－１% 轴重21t轴式C0-C0电传动方式交-直传动机车持续制功率4800kW最大功率5400kW机车持续牵引力169kN机车起动牵引力286kN机车持续额定速度99km/h机车最高运行速度160km/h（半磨耗轮）机车最高速度170km/h（半磨耗轮）牵引特性恒功率速度范围99～160km/h（半磨耗轮）功率因数（额定工况）不小于0.81机车总效率（额定工况）不小于0.82（不包括列车供电部分）机车电制动方式加馈电阻制动轮周制动功率不小于4000kW（速度为80～160km/h）最大电制动力（15～80km/h）180kN（半磨耗）加馈制动的控制准恒速特性控制牵引特性控制方式恒流准恒速机车安全通过的最小半径R=125m（5km/h）牵引电动机磁场削弱控制方式相控无级最深磁场削弱系数0.49传动方式单边直齿传动传动比77/31=2.4839空气制动机型式DK-1型制动机主风缸容量1212L空气压缩机能力 2.4m3/min主要结构参数轨距1435mm车钩中心线距轨面高度880mm，允差±10mm机车前后车钩中心距22216mm机车车体底架长度21000mm机车车体宽度3100mm机车全轴距15870mm机车受电弓滑板中心距11100mm受电弓工作高度距轨面高度5200mm～6500mm机车最高点距轨面高（落弓高）4754mm机车转向架固定轴距2150mm+2150mm车轮直径1250mm（新轮）1150mm（全磨耗轮）传动齿轮箱底面距轨面高度≥110mm（新轮）机车排障器距轨面高度120mm，允差±10mm转向架排石器距轨面高度30mm（可调）主要特点是：1. 机车持续功率4800kW、最大功率5400 kW ，C0-C0轴式、牵引工况恒功速度范围为99～160km/h，最高速度为170km/h。
2. 机车采用了轮对空心轴六连杆弹性传动机构和牵引电机架承式全悬挂三轴转向架，并装有全叠片机座机构的900kW脉流牵引电动机；一、二系悬挂系统及基础制动系统等结构设计合理，能满足170km/h运用的要求，动力学性能良好。
3. 机车主电路采用三段不等分半控桥整流电路，三台电机并联，无级磁场削弱及加馈电阻制动，实现了机车全过程的无级调速。
4. 采用了8668kVA大容量主变压器，实现了六轴电力机车主变压器与平波电抗器及滤波电抗器的一体化。
5. 采用恒流准恒速的特性控制方式，能较好地发挥机车最大起动牵引力，机车装有防空转/滑行保护系统、轴重转移补偿控制、轮轨自动润滑系统、列车安全监控装置。
6. 采用LCU逻辑控制单元及微机控制系统，使机车控制系统具有控制、诊断、监测功能，并能方便地改变软件满足机车控制要求。
7. 机车进行了外形气动力学优化设计及轻量化设计，采用侧壁承载式全钢焊接结构的车体及各部件轻量化设计，满足了机车轴重21吨的要求；机车司机室应用了人机工程学原理设计，采用全包结构装饰环境优雅、操纵方便。
8.机车空气制动系统在采用DK-1电空制动机基础上增加了机车电制动与列车空气制动联合制动功能、向列车实行双管制供风功能、列车平稳操纵功能及列车电空制动功能，有利于牵引旅客列车的安全和舒适。
9. 机车具有向列车供电能力，供电电压DC600V、容量为2×400Kw。
机车设备布置SS9型电力机车总体布置分为司机室设备布置、辅助室设备布置、高压室设备布置、变压器室设备布置、车顶设备布置、车体下设备布置、辅助设备布置(机车辅助设备布置主要包括库用插座、蓄电池柜；安全设施及照明、标志灯，在机车的两端还装有列车供电装置的插座及电空制动用的插座等。
辅助设备根据其功能需要布置在车体的各个地方)、机车布线、机车通风系统等；机车采用全悬挂三轴转向架；机车车体主要由车体底架、司机室、侧构、顶盖、台架、钩缓装置、排障碍器等部件组成。
二、国外电力机车技术介绍国际知名机车制造企业分析机车总成系统技术国际知名机车制造企业机车、动车设计已由传统设计发展为在统一的技术平台上进行模块化、标准化和系列化设计。
设计方法、手段也有了很大提高，从靠纸和笔的2维设计，到利用计算机的3维设计，直到今天的虚拟产品设计。
（1）Bombardier运输公司的TRAXX机车设计平台由为DB Cargo公司生产的185型机车派生出模块化、标准化、系列化和高可靠TRAXX机车设计平台。
该设计平台基于国际工程设计标准的模块化设计技术，基于明确的产品策略和部件的模块化、标准化、系列化（Mitrac系列，见图7）。
TRAXX系列机车80%的零部件都是一样的，在全欧洲路网跨界进行客、货运电力机车和电传动内燃机车百分之六十以上是相同的。
TRAXX机车设计平台设计出的产品的下述部件/系统是相同的：—车辆尺寸规格—机器间尺寸规格—制动系统—交流传动系统—转向架，驱动系统和轮对—司机室配置及控制台—通信系统 Mitrac系列产品3种TRAXX F140机车的基本参数比较见表TRAXX F140机车基本参数比较（2）Siemens公司交通运输集团的机车设计平台Siemens公司交通运输集团有EuroSprinter（欧洲短跑者）和EuroRunner（欧洲奔跑者）两个机车设计平台，其中EuroSprinter设计平台可设计满足4种牵引供电制、用于客运或货运的电力机车，功率达到6400kW，已在10多个国家出售900多台，欧洲市场占有率为40%，成为主导型机车。
EuroRunner设计平台功率等级在1500kW～2000kW，主要进行电传动内燃机车和电力机车设计，已出售给奥地利100多台，卖给九广铁路5台，是世界最先进的交流传动内燃机车。
Siemens公司交通运输集团机车设计平台采用模块化技术，例如，SIBAC牵引变流器系列功率范围几乎覆盖了轨道车辆的所有领域（见图8），SIBAS 32控制系列应用在几乎所有的Siemens生产的机车上。
图8 SIBAC系列产品的应用范围（3）Alstom公司PRIMA机车设计平台1996年，Alstom公司为了适应全球市场需求，开始研发PRIMA机车设计平台，基于的基本原则是：模块化、系列化：包括电力机车和内燃机车的各种型号机车采用通用部件，例如机车车体结构，交流传动系统中的水冷IGBT模块。
目前在法铁运用的PRIMA电力机车有两款：BB 427000 - 双供电制 25 kV/1500 V - 4200 kWBB 437000 - 三供电制25 kV/1500 V/15 kV - 420PRIMA机车总体布置见图9，各部件的技术特点是：—车体：电力机车和内燃机车采用相同的轻量化、模块化结构设计，双司机室，车顶可拆开，具有防碰撞保护和防污染保护，便于布线和安装，易于维护保养。
—司机室：电力机车和内燃机车相同，宽敞、舒适，单块宽阔的前窗玻璃视野良好，司控台符合人机工程学原理，具有良好气密性和隔音效果，有效地抑制了压力波变化的影响，安装有空调、冰箱、微波炉等设施。
—交流传动系统：单轴控制，可采用多种冷却方式的ONIX系列IGBT牵引变流器（见图10），功率200kW～1600kW、200级绝缘的牵引电机。
—控制系统：采用FIP车载计算机网络。
—辅助系统：辅助逆变器由牵引系统的中间回路供电，采用通用模块。
PRIMA机车总体布置PRIMA机车的牵引变流器电传动系统技术交流传动电力机车的发展起源于20世纪70年代，它的发展与新型功率半导体器件的层出不穷和微机控制技术的进步密切相关。
由于大功率变流技术的发展、控制理论和微机控制技术的完善以及变频器技术的成熟，交流传动技术取得了突破性的进展，目前已有多种型号的交流电力机车、交流电传动内燃机车和高速电动车组广泛应用于铁路牵引。
欧洲主要制造商如西门子、庞巴迪、阿尔斯通等相继开发了大量的干线交流传动机车和电动车组。
日本在1990年开始也陆续研制成功了交-直-交电力机车和新干线300、500、700系列的交-直-交高速电动车组。
投入商业运行的交流传动电力机车和电动车组充分地展现了交流牵引传动有着显著优越的技术经济指标，主要表现为：(1)有良好的牵引性能；(2)电网功率因数高；(3)功率大、体积小、重量轻、运行可靠；(4)动态性能和粘着利用好。
国际知名机车制造企业的电传动系统技术主要有以下的特点：1）采用三相交流异步电机牵引在交流传动机车的发展发展史上，就异步和同步的方向争论。