问题

内燃机车所有都是发动机发电带动电机工作吗?

回答
内燃机车,顾名思义,它的动力来源是“内燃机”,也就是我们常说的发动机。但你提到的“发动机发电带动电机工作”,这个描述非常贴切地道出了内燃机车最常见、最核心的工作原理——内燃机车分为两种主要类型,其中一种是电传动内燃机车,这种类型的内燃机车确实是通过发动机带动发电机产生电力,再由电力驱动牵引电动机来运转的。

让我给你详细捋一捋,尽量把这事儿讲得明白透彻,就像我们老铁聊天一样,不带任何机器味儿。

首先,我们要知道,内燃机车不是只有一个发动机就完事儿了,它是一个系统工程。它需要克服巨大的惯性,把几百吨甚至上千吨的钢铁车厢拉动起来,这可不是闹着玩的。所以,它需要一套高效、可靠的动力传输系统。

内燃机车的两种基本类型:

1. 电传动内燃机车(DieselElectric Locomotive): 这是目前最普遍、最主流的内燃机车类型。你问的“发动机发电带动电机工作”正是在描述这类车。
2. 液力传动内燃机车(DieselHydraulic Locomotive): 这种类型相对少见一些,它的动力传输方式和电传动不一样,后面我们也会简单提一下。

我们重点聊聊电传动内燃机车(你问的核心):

想象一下,这是一台巨大的“移动发电厂”加上一台超强的“电动卡车”。

发动机(内燃机): 这是内燃机车的“心脏”。它通常采用柴油发动机,就像大型卡车或船舶上那种,功率非常大,能输出几千甚至上万马力。这台发动机的工作原理很简单,就是燃烧柴油,通过活塞运动、曲轴旋转产生机械能。注意,这个发动机本身是不直接驱动车轮的!

发电机(主发电机): 这是整个系统的“能量转换器”。发动机的曲轴直接连接着一台大型发电机。当发动机运转起来,它就会带动发电机高速旋转。发电机的工作原理是利用电磁感应,将发动机产生的机械能转化为电能。关键点来了: 这种发电机通常是直流发电机(早期)或者交流发电机(现在主流)。

整流器/变流器(如果你是交流发电机): 如果是交流发电机,它产生的电力是交流电,而牵引电动机(驱动车轮的电机)通常需要直流电(或者可以接受变频交流电)。所以,这里会有一个“整流器”来将交流电转换为直流电,或者更现代的“变流器”可以根据需要将交流电转换为不同频率和电压的交流电,来更精细地控制电机。

牵引电动机(驱动车轮的电机): 这是内燃机车真正的“动力输出者”。这些强大的电动机安装在转向架上,通过齿轮组和车轮轴连接。它们接收来自发电机(或整流器/变流器)的电力,然后将电能转化为机械能,驱动车轮旋转,最终推动火车前进。
为什么不用发动机直接驱动车轮? 你可能会问。原因有很多:
效率和控制: 发动机的输出功率和转速是有限的,直接用机械传动很难在各种速度和负载下都保持最佳效率,也难以实现平滑的加速和减速。电力驱动,通过控制电机的电流和电压,可以非常精细地控制车速和牵引力,而且在低速时也能输出巨大的扭矩,这对于启动重载列车至关重要。
结构和布局: 如果用机械传动,从发动机到车轮需要一长串的传动轴、齿轮箱、离合器等,占地面积大,结构复杂,维护也麻烦。而电传动系统可以把发电机、牵引电机等布置得更灵活,而且电机本身也相对紧凑。
制动: 电力驱动还有一个巨大的优势——再生制动。当列车减速时,牵引电动机可以反过来充当发电机,将动能回收为电能,一部分可以存储在电池里(有些先进的内燃机车会带电池),一部分可以反馈给车载的辅助系统,或者甚至“吐”回电网(虽然内燃机车本身不接电网,但这个原理是相通的),这能显著节省燃油,并减少刹车片的磨损。

辅助设备: 除了核心的动力传输系统,内燃机车还有很多其他需要供电的设备,比如给列车供暖(蒸气锅炉)、空调、照明、信号系统、控制系统、牵引电机风扇冷却等。这些电力也都是由主发电机(或者一个独立的副发电机)提供的。

简而言之,电传动内燃机车的流程就是:

柴油(燃料) → 发动机(燃烧产生机械能) → 主发电机(机械能转电能) → (整流/变流) → 牵引电动机(电能转机械能) → 齿轮箱 → 车轮 → 推动列车。

再简单一点:柴油机是个“搬运工”,它把柴油搬运到燃烧室里,然后发动机把它“烧”了,这个“烧”产生的力气就被用来“发电”。发电机就像个“发电机厂长”,把这个力气变成“电”。然后,电能顺着电线“跑”到牵引电动机这个“马达”那里,马达一转,就带动车轮,把火车往前推。

至于液力传动内燃机车(简单提一下):

这种类型的内燃机车,发动机产生的机械能是通过“液力变扭器”和“液力耦合器”来传递给车轮的。简单来说,就是利用液体的流动来传递动力和改变转速、扭矩。它不需要发电机和牵引电机,结构更直接一些,但传动效率和控制精度相对电传动来说,在现代技术下有所不及,而且在高速运行时效率会下降。

所以,你说的“所有内燃机车都是发动机发电带动电机工作吗?”

答案是:不,不是“所有”,但“大部分”是,尤其是现在最常见、最主流的那种,它们就是走的“电传动”路线。 它们的优点是动力强劲,控制灵活,适应性好,所以成为了现代铁路货运和客运的主力。

希望我这样讲,能让你对内燃机车的动力系统有个更清晰、更生动的认识,就像看一部小电影一样。别的不说,这玩意儿的设计,确实是把发动机的力气给“掰”成了电,再让电去“干活”,挺有意思的。

网友意见

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不是的,应该说绝大多数是电传动的

1.离合器传动,历史上有过,早已被抛弃,实际运用有很多问题;

2.液力传动,在世界范围内还是运用广泛,石化及相关行业用得多,煤矿也用得比较多,主要是不产生电火花之类的,而且电子元器件少可靠性高,以前的北京型故障率比东风低太多太多了,只要设计合理材料强度够那就没啥问题了,但是液力传动不好弄得大型化,轴式受到限制,功率难以提高;霓虹国擅长造卧式柴油机且液力传动装置也造得好,结果就弄出了很多液力传动的气动车(动力分散),可以说非常六了。

3.电传动,世界范围内运用极其广泛,干线铁路基本上都用电传,液力传动搞成六轴的那太难为他了,电传就没这个问题;而且调速精准,可以做到无极调速,液力传动还是充油换挡,有级调速;电传和液传相比机车总效率要高几个点,全国这么多车而且又要跑这么多路,这样比较起来能够节省很多燃料同时提升很多运力,肯定是电传优先;电传还能上混动系统(比如HXN6),液传是想都不敢想的;

综上,液传主要在特殊环境用或者动力分散型内燃动车组上用;其他的基本上都是电传的天下了。

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直驱需要的传动部件及结构都太复杂,想要保证启动则必须在发动机跟动轮之间给予一定缓冲,不然很容易将发动机憋熄火。

机械式直驱车辆一般都很小(车辆轮廓尺寸及重量),能带动自身启动就行了。

而动力相对弱小一点的厂矿用机车,则在发动机与变速箱之间增加一个液力变矩器,这种机车统称液力机车。目前国铁基本已将液力机车淘汰完毕。另外同样采用液力变矩器的还有大型货车及各类特种车辆,也是为了防止启动时憋熄火。

目前主流的内燃电力机车则是整体抛弃变速箱,以发电机-调速用电气设备-电动机为传动路线,不算发动机的话,一般主干传动路线仅有4到6对安装在牵引电机跟动轴上的齿轮。此风潮的引领者为美国,GE在40年代开始向各主机厂出售电传动设备,EMD买进GE的设备再自研出电传动技术。苏联偷师美国人的发动机及电传动技术重开科技树,我国再从苏联嫁接一套苏联技术。欧陆那边我就不清楚了。

目前已经被GE母公司卖掉的GE运输,以及傍上卡特彼勒大腿的EMD,其制造的机车都是高度集成化、模块化的,即无法通过大致外观来快速辨认各型号及其子型号,非得细看才能发现这玩意到底是哪种车。另外,这种通用性造成美国二手铁路机车及零配件市场非常繁荣,私人铁路公司通过购买二手零件自行攒车也不是什么新鲜事。

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