火车的原理

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一、火车怎么跑起来？

电力机车是通过电能驱动牵引电机转动，从而带动轮对转动，轮对与钢轨之间产生摩擦力，摩擦力使火车前进！

1、电能从哪里来？

接触网，就是我们常见的高压电线，不过这里的高压电是高达25000V的单相交流电，通过变电所直接输送到线路上，供火车运行使用。

2、有了电，这些电是如何接入火车的呢？

家用电通过电线直接引入家里使用，火车如果采用同样方法，火车跑起来后肯定会扯断这些线！于是，人们发明了受电弓来引入接触网的电。

受电弓上方有滑板，主要由石墨组成，材质细腻，下方为气囊，气囊充风受电弓升起，滑板与接触网接触，电就引入了车内。

前面提到过，接触网的电是25000V，如此高压，肯定是不能直接作用电机的，于是车上设有主变压器，利用电磁互感原理，将25000V电压降到1000V左右！

牵引电机主要有交流电机和直流电机两种，目前交流电机以其机构简单、稳定性好、功率大等优点得到了广泛应用，直流电机逐步被淘汰，步了蒸汽机的后尘！现在我们主要了解交流牵引电机的使用！交流牵引电机使用的是三相交流电！

牵引电机运行需要调节速度，这就需要对电机的电压进行控制，主变流器就是这样的一个装置，它将变压器过来的单相交流电压转换为中间直流电压，然后再逆变为三相交流电，供给电机使用，我们称为“交-直-交 ”变流。主变流器通过调节三相交流电的电压和频率达到控制电机转动速度，然后就可以调节火车运行的快慢了！

车上还有装有蓄电池，作为火车的启动电源，当受电弓升起之后，充电柜就对蓄电池进行充电和对火车其他地方提供低压电！

由于电机和主变流器运行会产生大量的热量，车上还设置有冷却系统，主要有牵引风机和冷却塔对其进行冷却，牵引风机通过吹风带走热量，冷却塔通过管路的油或者水进行循环，然后通过冷却风机吹风带走热量，类似于电脑的水冷降低主板温度！

二、火车怎么停下来?

火车停下来的过程我们称作制动，火车制动的方式主要分为两种：闸瓦制动和再生制动。

1 、闸瓦制动的方式很简单，和汽车类似，利用闸瓦抱住车轮子上的制动盘，产生摩擦力，从而使车轮的速度慢下来，最终达到停下来的目的。

制动所使用的动力为压缩空气，空气推动闸瓦作用于制动盘上制动，于是我们在车上设计有制造压缩空气的空气压缩机。由于压缩机压缩出来的空气不纯净，里面有大量的油和水，车上又设有干燥塔，用于干燥压缩空气。

使用这些空气我们设置有两个总风缸来储存这些空气，空气存起了，我们再通过制动柜来对空气进行调节，比如这里需要多少的空气，那里里需要多少空气。这样就基本形成了整个制动系统的空气回路原理。

2、再生制动是改变牵引电机的运行工况，使其由电动机转化为发电机，将机械能转换为电能，消耗掉多余的能量，从而达到快速制动的目的，并且将这些电能回馈到电网供其他机车使用。通俗来说就是电机发电耗能，使火车停下来。

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