電力火車

1881年，德國試驗成功一種適合以高壓輸電線供電的電力機車新的供電系統，叫做“高架接觸網”供電系統，也就是將電力機車的供電線路由地面轉向空中。實際上，這種供電系統和現在城市中的有軌電車相似，在車頂上裝著一條“長辮子”。它與以前使用蓄電池的電動機車的主要不同在於，它自身不帶電源，由電廠供電，所以機車的結構比較簡單，但需要一套供電設備。

這種裝有“長辮子”的火車，依靠裝在車頂上的受電弓子把電力從架在空中的電線上引到機車裡。高壓輸電線送來的電是高達110千伏的三相交流電，必須經過牽引變電所變成25千伏的單相交流電，方能供機車使用。因此，在電力機車行駛的鐵道沿線上，每隔50公里左右設一個牽引變電所。變電所的電又被送到鄰近的沿線接觸網上，通過機車上的受電弓將交流電引到機車的整流器上，把交流電變成直流電，使直流電動機旋轉，再經過一套傳動裝置，帶動車輪轉動，機車就會跑動起來。

電力機車雖然問世較早，但直到20世紀60年代才開始受到人們的重視，被大量普遍地使用起來，已成為鐵路機車家族中的佼佼者。

人們將電力機車稱為神通廣大的“火車頭”，就是因為它比蒸汽機車有著以下獨特的優點：

一是它的馬力大，拉得多、跑得快、爬坡的勁頭足。例如，我國在 50年代末期修築的第一條電氣化鐵路——寶（雞）成（都）鐵路，就充分發揮了電力機車的優越性。從寶雞到成都，第一道關口就是要翻越氣勢雄偉的秦嶺。過去用3台蒸汽機車拉一列950噸貨車上秦嶺時，像老牛拉車每小時才行走18公里。蒸汽機車下坡時是靠閘瓦制動的，而閘瓦因摩擦就會變熱，如果不及時冷卻就難以將機車制動住。為了保證行車的安全，蒸汽機車的下坡速度比爬還慢，有時甚至走走停停，以便使受熱的閘瓦有足夠的時間冷卻。後來用3台電力機車取代同樣數量的蒸汽機車，就能拉著2400噸的貨物，以時速50公里快速上坡，比蒸汽機車在運貨量和速度上都提高了近兩倍。電力機車下坡時，採用電阻制動，使列車能以每小時40公里的速度下坡，既快速又安全。

二是電力機車用的是“乾淨”的電能，它不冒黑煙、揚灰渣，因而不會污染環境。即便是通過幾公里長的隧道，旅客也不必擔心濃煙和廢氣熏人，也不會被討厭的煤灰渣迷住眼睛或弄髒衣服。機車駕駛人員也能在寬敞明亮的司機室進行操作。

三是電力機車操作簡便，出車前的準備時間短，不像蒸汽機車那樣，既要裝煤，又要加水，也不像內燃機車需要加油。無論是在缺水的沙漠地帶，或是在冰天雪地的寒冷地區，只要有電力供應，電力機車就能牽引列車晝夜行駛。

四是電力機車使用的是電能，既可由煤炭、石油來發電，也可由水力、核能、天然氣、地熱、太陽能等發電，能量來源比蒸汽機車和內燃機車豐富，而且效率高。蒸汽機車的熱效率只有 7%；內燃機車的熱效率較高，也僅為28%；而採用火力發電的電力機車，其效率可達30%，若以水力發電時，熱效率高達60%～70%。

本世紀50年代，由於石油得到大量開採，價格低廉，所以世界各國郡在研製和使用內燃機車，而把電子機車放在次要地位。但是，在石油生產國提高石油價格，發生了世界性的石油危機之後，人們又把注意力轉向了電力機車，從而促進了電力機車的迅速發展。

當時歐洲各國的電力機車的發展較快，如瑞士、荷蘭等國研製的電力機車和供城市交通使用的有軌電車。日本製成了一種交直流兩用電力機車，使用更為方便。

我國對電力機車使用很重視，除了建成寶成路電氣化線路外，又修建了多條電氣化線路，大大提高了機車的運載量。與此同時，我國還研製成了“韶山”型電力機車，也投入使用。

電力機車除了在鐵路和城市地面交通（即有軌電車）使用外，還多用於城市中地鐵，如義大利米蘭市地鐵、我國北京地鐵用的電力機車等。現在的北京地鐵電力機車上的“長辮子”已經不見了。這是怎麼回事呢？原來，它是將“長辮子”從車頂上移到鐵軌旁邊的路基上。這樣，架設和檢修都很方便，但路軌附近有觸電的危險，所以嚴禁乘客跳下站台，以保證人身安全。

目前，有的國家已製成了具有萬匹馬力的電力機車，使火車的速度超過了每小時200公里。還有的在研製14000馬力的大功率電力機車，將會使火車的速度得到進一步提高。看來，電力機車將有著美好的發展前景。

機車蓄電池供96V啟動，80KW啟動發電機。啟動發電機發動機車柴油機，柴油機運轉帶動同步主發電機運行，45KW的感應子勵磁機通過整流輸出直流電給同步主發電機轉子勵磁，主發電機正常發電，（當柴油機運轉后 啟動發電機轉成他勵發電機運行發出110V恆定直流電，供給空壓機以及一些機車輔助設備，另外再給機車蓄電池充電），同步主發電機發出三相交流電，經過主整流櫃，供給六台直流牽引電機，最後，機車啟動。

電力機車是從接觸網獲取電能，再利用牽引電機驅動的機車，是非自帶能源式的機車。隨著電力機車的發展，要使它跑得快，運載量大，就得提高電力機車供電系統的電壓和功率，因而需要使用高壓輸電線和變電裝置。在這種情況下，就不能再使用設在地面上的第三條軌供電的方式了，因為這既不安全，又給使用帶來不便。

直流電力機車

直流電力機車

這種機車在國內應用最廣，城市電車、地鐵、鐵道運輸等方面都有應用，但受接觸網電壓的影響，機車功率受到一定限制。

單相低頻交流電力機車

單相低頻交流電力機車

這種機車採用單相整流子牽引電機（現在也有用直流他勵牽引電機的），主要問題是整流要求採用較低的供電頻率比如16又三分之二赫茲或者25赫茲這種機車在歐美有應用，需要設立專門的發電廠和變頻裝置。

單相工頻交流電力機車

也成為整流器式電力機車，這種機車是國內普遍採用的，像韶山1型、韶山3型等。

其他

（1）、採用直流他勵牽引電機的機車 像韶山2型

（2）、採用交流無換向器牽引電機的機車交－直－交制 交－交制的機車已經在這種系統中應用，像德國的ICE型高速電動車組株洲廠的DJ2型等等，電力機車由機械、電氣、空氣管路三大系統組成，下面簡要說一下 整流器式和交直交電力機車原理：接觸網供單相交流電－機車內牽引變壓器降壓－整流后變成直流電－供給直流牽引電機－牽引電機旋轉帶動機車運行

中國的和諧號高速火車的具體型號：

CRH1 CRH2 CRH3 CRH5 CRH380A CRH380B CRH380C CRH380D CRH6