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【科普】单相牵引电动机在电力机车上的尝试——法国国营铁路BB 13000型电力机车

2019-12-03 00:20 作者:宁柳跨越  | 我要投稿

文章作者:西瓜昌真湿基(B站和百度昵称:宁柳跨越)



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  • 直—直流电传动:指电力机车从直流电气化铁路接触网受流,向直流牵引电动机供给直流电。法国国营铁路2D2 5500型电力机车为直—直流电传动形式。

  • 直—交流电传动:指电力机车从直流电气化铁路接触网受流,经过逆变后,向交流牵引电动机供给交流电。法国国营铁路CC 1100型电力机车为直—交流电传动形式。

  • 交—直流电传动:指电力机车从交流电气化铁路接触网受流,经过变压—整流后,向直流牵引电动机供给直流电。法国国营铁路BB 12000型电力机车为交—直流电传动形式。

  • 交—交流电传动:指电力机车从交流电气化铁路接触网受流,无需经过变压—整流—逆变,直接变频后向交流牵引电动机供给交流电。本文提及的法国国营铁路BB 13000型电力机车为交—交流电传动形式。

  • 交—直—交流电传动:指电力机车从交流电气化铁路接触网受流,经过变压—整流—逆变后,向交流牵引电动机供给交流电。白俄罗斯铁路BKG1型电力机车为交—直—交流电传动形式。

  • 双电流制电力机车:本文提及的“双电流制”,是指采用交—直—交流电以及直—交流电双制式电传动的电力机车。俄罗斯铁路EP20型电力机车即为双电流制电力机车。

  • 法国国营铁路公司在本文内简称“SNCF”⑴;法国克鲁梭钢铁制造公司简称“SFAC”⑵,约蒙-施耐德公司简称“JS”⑶,瑞士赛雪龙制造有限责任公司简称“SAAS”⑷,瑞士机车和机器制造厂简称“SLM”⑸,布朗-博韦里股份公司简称“BBC”⑹,施耐德-西屋公司简称“SW”。

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概述

BB 13000型电力机车是SNCF的一种电力机车,也是法国第一代交流电力机车,适用于供电制式为25千伏50赫兹单相交流电的电气化铁路。

BB 13000型电力机车与同时期的BB 12000型、CC 14000型、CC 14100型电力机车一道,被SNCF用于评估哪种传动方式最佳。

BB 13004号机车



背景

经历了第二次世界大战后的SNCF面临煤炭短缺的局面,但短期内没有大量内燃机车,特别是因为必须依赖进口原油。尽管当时SNCF已有1500伏直流电气化铁路,但是它需要较粗的导线,供电站之间距离也较短,并且直流线路有显著的电阻损失。

50赫兹交流电气化铁路在20世纪初时开始在欧洲和美国测试,它具有比直流线路更少损耗的优点,不幸的是,在20世纪40年代之前,当时的技术使得极难产生直接采用50赫兹的电力机车。一些欧洲国家使用低频交流电来给电力机车供电。德国、奥地利和瑞士使用15千伏16.7赫兹交流电气化铁路。

在工程师路易斯·阿曼德的领导下,从1944年开始,SNCF在艾克斯莱班-阿讷马斯铁路的部分区间上进行20千伏50赫兹或25千伏50赫兹交流电的测试。

在艾克斯莱班-阿讷马斯铁路50赫兹交流电气化铁路试验之后,SNCF选择里尔-蒂永维尔铁路的瓦朗谢讷到蒂永维尔区间进行25千伏50赫兹交流电气化改造,并要求几家公司研制新型交流电力机车。



制造

BB 13000型电力机车由JS设计,于1954年到1961年间交由不同厂家制造。BB 13000型电力机车有6个生产批次:

  • BB 13001号~BB 13015号机车:SFAC及JS制造。

  • BB 13016号~BB 13024号机车:SFAC、SW、法孚集团及JS制造。

  • BB 13025号~BB 13036号机车:SLM及欧瑞康公司制造。

  • BB 13037号~BB 13044号机车:SLM及BBC制造。

  • BB 13045号~BB 13049号机车:SLM及SAAS制造。

  • BB 13050号~BB 13053号机车:法孚集团及JS制造。



运用

BB 13000型电力机车配属于斯特拉斯堡和阿讷马斯两地的机务段。在机车开始运用时,配属于斯特拉斯堡机务段的数台BB 13000型机车转配至阿讷马斯机务段。北至卢森堡车站,西至巴黎东,南至阿讷西,东至巴塞尔,皆可见BB 13000型机车的身影。

BB 13020号机车于1988年12月31日退役时的行驶里程达到了4028025千米。1994年,最后运用的BB 13000型电力机车退役。

BB 13027号机车



技术设计

  • 总体结构

BB 13000型电力机车为四轴直流电力机车。机车采用凸式车体,两端为设备罩,中间为司机室。一些司乘人员称司机控制器调速手柄为“火腿切片机”。机车长度为15200毫米。


  • 机械部分

BB 13000型机车的B-B转向架接近BB 9003-9004型机车的转向架。设备罩被设计成容易拆卸,便于维护。该悬浮液底盘之间是转向架是一个暂停摆杆和拉固定在主轴箱杆,从而确保在启动时有良好的密合性。牵引电动机和车轴之间的传动装置是带有万向接头的安德烈·杰奎明驱动装置。

车轮直径为1300毫米,车轴重量为21.25吨,整备重量为85吨。第一批15台BB 13000型电力机车的最高运行速度为105千米/小时,后续五批38台BB 13000型电力机车的最高运行速度提高到120千米/小时。


  • 电路系统

BB 13000型电力机车司机室顶部配备有两个受电弓,受电弓从接触网获得25千伏交流电后,将电压送至自耦变压器。由于自耦变压器是只有一个绕组的变压器,当变压器将25千伏交流电降压为750伏交流电时,从绕组中抽出一部分线匝作为二次绕组,二次绕组将电流输送至四台并联连接的MS 62260 V型单相交流牵引电动机(每个轴一台)。牵引电动机在低速时由电阻和电容分流器控制,高速时由电阻和电感分流器控制。

与BB 12000型电力机车装备的SW 435型直流牵引电动机相比,MS 62260 V型单相交流牵引电动机不具有牵引力控制,以及通过调整引燃管相位控制进行精确控制这两个特点。而且,MS 62260 V型单相交流牵引电动机不适用于低速运行和频繁停车加速运行的工况,因此BB 13000型电力机车通常在干线铁路仅用于牵引快速旅客列车和快速货运列车。

第一批15台BB 13000型电力机车的持续功率为2005千瓦,后续五批38台BB 13000型电力机车持续功率提高到2134千瓦。



保存

  • BB 13044号电力机车:退役后,送至上法兰西大区加来海峡省瓦尼市镇静态展示,由矿山和铁路中心管理。

  • BB 13052号电力机车:退役后,送至大东部大区阿登省沙勒维尔-梅济耶尔市镇港口街莫恩机务段旧址静态展示,由火车城管理。

BB 13052号机车



后记

作为SNCF测试最佳传动形式的交流电力机车车型之一,JS尝试在BB 13000型电力机车采用单相牵引电动机,尽管由于技术水平的限制未能被SNCF相中,但这个尝试充分证明单相牵引电动机在电力机车上的应用是具有前景的。

BB 13047号机车



注释

⑴法语:Société Nationale des Chemins de fer Français

⑵法语:Société des Forges et Ateliers du Creusot。

⑶法语:Jeumont-Schneider。

⑷法语:ociété anonyme des ateliers de Sécheron。

⑸德语:Schweizerische Lokomotiv- und Maschinenfabrik;法语:Société Suisse pour la Construction de Locomotives et de Machines。

⑹法语:Brown, Boveri & Cie。



参考

  • 《BB 13000 SNCF - Trains d'Europe》:http://www.trains-europe.fr/sncf/locomotives/13000.htm

  • 《[BB 12000 / 13000] Sujet Officiel - Matériel roulant ferroviaire - Le Web des Cheminots》:https://www.cheminots.net/forum/topic/23898-bb-12000-13000-sujet-officiel/

  • 《Engins Ferroviaires en France: BB 13000》:https://www.passiondutrain.com/p/bb-13000.html

  • 《BB 13000》:http://uxtobirza.free.fr/trains/voir_loco.php?Classe=BB%2013000


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