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閱讀前提示

直流-直流傳動(dòng)：是指電力機(jī)車從直流、電力、鐵路接觸網(wǎng)流入，為直流牽引電機(jī)提供直流。

本文提及的朝鮮鐵道省強(qiáng)行軍型電力機(jī)車為直—直流電傳動(dòng)形式。

直—交流電傳動(dòng)：指電力機(jī)車從直流電氣化鐵路接觸網(wǎng)受流，經(jīng)過逆變后，向交流牽引電動(dòng)機(jī)供給交流電。俄羅斯鐵路2ES10型電力機(jī)車為直—交流電傳動(dòng)形式。

交—直流電傳動(dòng)：指電力機(jī)車從交流電氣化鐵路接觸網(wǎng)受流，經(jīng)過變壓—整流后，向直流牽引電動(dòng)機(jī)供給直流電。法國(guó)國(guó)家鐵路BB 15000型電力機(jī)車及BB 17000型電力機(jī)車為交—直流電傳動(dòng)形式。

交—交流電傳動(dòng)：指電力機(jī)車從交流電氣化鐵路接觸網(wǎng)受流，無需經(jīng)過變壓—整流—逆變，直接變頻后向交流牽引電動(dòng)機(jī)供給交流電。本文提及的瑞士聯(lián)邦鐵路Ee 3/3型電力機(jī)車為交—交流電傳動(dòng)形式。

交—直—交流電傳動(dòng)：指電力機(jī)車從交流電氣化鐵路接觸網(wǎng)受流，經(jīng)過變壓—整流—逆變后，向交流牽引電動(dòng)機(jī)供給交流電。歐洲隧道公司9型電力機(jī)車為交—直—交流電傳動(dòng)形式。

多電流制電力機(jī)車：本文提及的“多電流制”，是指采用交—直流電以及直—直流電雙制式電傳動(dòng)，但受流電壓為兩種或兩種以上的電力機(jī)車。本文提及的瑞士聯(lián)邦鐵路Ee 3/3 II型和Ee 3/3 IV型電力機(jī)車即為多電流制電力機(jī)車。

瑞士聯(lián)邦鐵路在本文中均簡(jiǎn)稱“SBB-CFF-FFS”⑴，法國(guó)國(guó)家鐵路簡(jiǎn)稱“SNCF”⑵；瑞士賽雪龍工場(chǎng)股份公司簡(jiǎn)稱“SAAS”⑶，瑞士機(jī)車和機(jī)器制造廠簡(jiǎn)稱“SLM”⑷。

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資料參考來源

• Peter Willen 著，《Lokomotiven der Schweiz, Normalspur Triebfahrzeuge》，第37頁~第41頁、第133頁和第172頁

• 《électricité》，Jean-Marc Allenbach、Pierre Chapas、Michel Comte和Roger Kaller 著，《Traction électrique : deuxième édition entièrement revue et augmentée》，第183頁~第184頁

• 《Kurzüberblick》：

• 《SBB Ee 3/3 IV》：

• 《Ee 3/4 Fotos - Ei》：https://ei/name/galerie/kategorie/schweiz~e-loks~ee-34.html

• 《牽引電機(jī)的基本原理_牽引電機(jī)的分類和各自特點(diǎn)-電子發(fā)燒友網(wǎng)》：

• 《什么是磁飽和現(xiàn)象_變壓器產(chǎn)生磁飽和原因 - 電子常識(shí) - 電子發(fā)燒友網(wǎng)》：

概述

“凸形電”Ee 3/3型電力機(jī)車是SBB-CFF-FFS于1928年~1966年間分批購得的調(diào)車電力機(jī)車，本型電力機(jī)車由SLM負(fù)責(zé)制造機(jī)械部分，SAAS制造電氣部分。

1957年~1963年間，SLM與SAAS合作，為SBB-CFF-FFS制造了雙電流制Ee 3/3 II型電力機(jī)車和四電流制Ee 3/3 IV型電力機(jī)車。

背景

隨著SBB-CFF-FFS的電氣化鐵路里程日漸增長(zhǎng)，需要替換用于調(diào)車服務(wù)的E 3/3蒸汽機(jī)車。為此，SBB-CFF-FFS在1922年訂購了2臺(tái)機(jī)械傳動(dòng)式Ee 3/4型電力機(jī)車。根據(jù)SBB-CFF-FFS于1902年~198*9年使用的鐵路機(jī)車命名規(guī)則，“E”指調(diào)車機(jī)車，“e”指電力機(jī)車，“3/4”指4對(duì)輪中有3對(duì)為動(dòng)輪，另1對(duì)輪為導(dǎo)從輪，以便能夠?qū)⑤S重限制為15 t。

Ee 3/3型（16311號(hào)~16326號(hào)）

SBB-CFF-FFS于1928年訂購16臺(tái)不設(shè)置導(dǎo)從輪的Ee 3/3型機(jī)車。與后續(xù)訂購的同型機(jī)車相比，這批Ee 3/3型機(jī)車的司機(jī)室并沒有設(shè)置在機(jī)車中部，導(dǎo)致被昵稱為“熨斗”。

對(duì)于Ee 3/3型機(jī)車而言，則安裝一個(gè)單相串勵(lì)換向器電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)通過齒輪帶動(dòng)傳動(dòng)軸，然后傳動(dòng)軸通過連桿機(jī)構(gòu)將牽引電動(dòng)機(jī)輸出的功率傳遞到動(dòng)輪。然而隨著牽引電動(dòng)機(jī)的技術(shù)得到發(fā)展，到SLM于1966年交付最后1臺(tái)Ee 3/3型機(jī)車給SBB-CFF-FFS時(shí)，這種機(jī)械傳動(dòng)式設(shè)計(jì)已成為明日黃花。

Ee 3/3型（16331號(hào)~16350號(hào)）

SBB-CFF-FFS于1930年~1931年訂購的20臺(tái)Ee 3/3型機(jī)車，這批Ee 3/3型機(jī)車的司機(jī)室設(shè)置在機(jī)車中部，改進(jìn)了控制電路。

Ee 3/3型（16351號(hào)~16376號(hào)）

SBB-CFF-FFS于1932年~1942年訂購的26臺(tái)Ee 3/3型機(jī)車，與前兩批機(jī)車相比變化不大。

Ee 3/3型（16381號(hào)~16414號(hào)）

SBB-CFF-FFS于1944年~1947年訂購的34臺(tái)Ee 3/3型機(jī)車，這批機(jī)車最高運(yùn)行速度為50 km/h，重量從45 t減少至39 t，但牽引力由88 kN增加至98 kN。

Ee 3/3型（16421號(hào)~16430號(hào)）

SBB-CFF-FFS于1951年~1956年訂購的10臺(tái)Ee 3/3型機(jī)車，與前一批機(jī)車相比，這批機(jī)車最高運(yùn)行速度恢復(fù)到45 km/h，配重壓鐵使機(jī)車重量從39 t增加至45 t，牽引力由98 kN增加至118 kN。

Ee 3/3型（16431號(hào)~16440號(hào)）

SBB-CFF-FFS于1961年~1962年訂購的10臺(tái)Ee 3/3型機(jī)車。

Ee 3/3型（16441號(hào)~16460號(hào)）

SBB-CFF-FFS于1966年訂購的20臺(tái)Ee 3/3型機(jī)車。

根據(jù)SBB-CFF-FFS于198*9年起使用的鐵路機(jī)車命名規(guī)則，136臺(tái)Ee 3/3型機(jī)車編為Ee 931型，其中“9”指調(diào)車機(jī)車，“3”指3對(duì)動(dòng)輪，“1”指單電流制。但這些Ee 3/3型機(jī)車仍保持原始車號(hào)不變。

Ee 3/3 II型（16501號(hào)~16506號(hào)）

20世紀(jì)50年代初，隨著法國(guó)東部和瑞士北部的電氣化鐵路逐步發(fā)展，SBB-CFF-FFS計(jì)劃在米盧斯—巴塞爾區(qū)段停止使用蒸汽機(jī)車牽引國(guó)際聯(lián)運(yùn)列車。為此，有必要部署可以在兩種不同電壓下運(yùn)行的雙電流制電力機(jī)車：

• SNCF的25 kV 50 Hz交流電氣化鐵路；

• SBB-CFF-FFS的15 kV 16? Hz交流電氣化鐵路。

1957年~1958年間，SLM向SBB交付了6臺(tái)Ee 3/3 II型機(jī)車。這些機(jī)車主要部屬于鐵路口岸，很大程度上執(zhí)行與Ee 3/3型機(jī)車相同的任務(wù)。

考慮到要在兩種不同網(wǎng)壓下運(yùn)行，Ee 3/3 II型機(jī)車的單相串勵(lì)換向器電動(dòng)機(jī)無法直接連接到變壓器，否則，機(jī)車在任一網(wǎng)壓下的運(yùn)行速度和扭矩將不會(huì)相同。為此，Ee 3/3 II型機(jī)車使用交—直傳動(dòng)——被變壓器降壓后的電壓，由全波整流橋整流并由電感器平滑后，提供給串聯(lián)勵(lì)磁直流電動(dòng)機(jī)。

首先，變壓器必須進(jìn)行修改，以便在兩種不同網(wǎng)壓中以最佳效率運(yùn)行。與設(shè)計(jì)為僅接收16? Hz的變壓器相比，Ee 3/3 II型機(jī)車的變壓器可以在16? Hz低頻工況運(yùn)行，但考慮到會(huì)出現(xiàn)磁飽和⑸，其厚度要薄一些。

其次，變壓器需要2個(gè)次級(jí)繞組，以補(bǔ)償功率損耗。如果變壓器在25 kV 50 Hz交流電以及15 kV 16? Hz交流電這2種網(wǎng)壓運(yùn)行時(shí)都使用相同的輸出，則后者的輸出功率僅為前者的輸出功率的60％。

C 20150型（C 20151號(hào)~C 20159號(hào)）→Ee 3/3 II型（16511號(hào)~16519號(hào)）

跨境貨運(yùn)量的增加，加上瑞士銀行以優(yōu)惠利率向法國(guó)提供貸款，以資助斯特拉斯堡—巴塞爾區(qū)段電氣化。作為回報(bào)，SNCF于1962年從SLM購買9臺(tái)C 20150型電力機(jī)車。與6臺(tái)Ee 3/3 II型機(jī)車不同的是，交付SNCF的這9臺(tái)C 20150型機(jī)車配備了用于雙機(jī)重聯(lián)運(yùn)行的重聯(lián)插座。

后來，法國(guó)—德國(guó)之間的運(yùn)輸繁忙，最終讓SNCF決定于1970年向阿爾斯通公司訂購BB 20200型電力機(jī)車。1970年，13臺(tái)BB 20200型機(jī)車制造出廠，集中配屬于斯特拉斯堡機(jī)務(wù)段；與此同時(shí)，9臺(tái)C 20150型機(jī)車也集中配屬于斯特拉斯堡機(jī)務(wù)段，但此后被SNCF出售給SBB-CFF-FFS，編入Ee 3/3 II型機(jī)車，車號(hào)號(hào)段也調(diào)整為16511號(hào)~16519號(hào)。

根據(jù)SBB-CFF-FFS于198*9年起使用的鐵路機(jī)車命名規(guī)則，15臺(tái)Ee 3/3 II型機(jī)車編為Ee 932型，其中“9”指調(diào)車機(jī)車，“3”指3對(duì)動(dòng)輪，“2”指雙電流制。但這些Ee 3/3 II型機(jī)車仍保持原始車號(hào)不變。

Ee 3/3 II型機(jī)車從1994年至2010年退役（16515號(hào)機(jī)車除外）。

Ee 3/3 IV型（16551號(hào)~16560號(hào)）→Ee 934型（551號(hào)~560號(hào)）

1962年~1963年間，SLM向SBB交付了10臺(tái)適用于1.5 kV直流電、3 kV直流電、15 kV 16? Hz交流電以及25 kV 50 Hz交流電的Ee 3/3 IV型機(jī)車。這些機(jī)車主要部屬于鐵路口岸，很大程度上執(zhí)行與Ee 3/3型和Ee 3/3 II型機(jī)車相同的任務(wù)。

四電流制的設(shè)計(jì)，迫使Ee 3/3 IV型機(jī)車司機(jī)室前后的車體越來越高，但也導(dǎo)致性能降低。同時(shí)，由于采用了更現(xiàn)代的連桿驅(qū)動(dòng)，Ee 3/3 IV型機(jī)車最高時(shí)速可以提高到60 km/h。從1994年開始，所有的Ee 3/3 IV型機(jī)車都配備了重聯(lián)插座。

根據(jù)SBB-CFF-FFS于198*9年起使用的鐵路機(jī)車命名規(guī)則，Ee 3/3 IV型機(jī)車編為Ee 934型，其中“4”指四電流制。這些Ee 3/3 IV型機(jī)車改號(hào)，仍保持原始車號(hào)的后三位數(shù)字不變。

Ee 934型機(jī)車從2006年起報(bào)廢，到2016年1月1日時(shí)，SBB-CFF-FFS尚有3臺(tái)Ee 934型機(jī)車仍然可用。

技術(shù)數(shù)據(jù)表

注釋

⑴德語：Schweizerische Bundesbahnen；法語：Chemins de Fer Fédéraux suisses；意大利語：Ferrovie Federali Svizzere。

⑵法語：Société Nationale des Chemins de fer Fran?ais。

⑶法語：Société Anonyme des Ateliers de Sécheron。

⑷德語：Schweizerische Lokomotiv- und Maschinenfabrik；法語：Société Suisse pour la Construction de Locomotives et de Machines。

⑸磁飽和是一種磁性材料的物理特性。由于導(dǎo)磁材料物理結(jié)構(gòu)的限制，通過的磁通量是不可以無限增大。通過一定體積導(dǎo)磁材料的磁通量大到一定數(shù)量將不再增加，不管再增加電流或匝數(shù)，就達(dá)到磁飽和了。磁飽和產(chǎn)生后，在有些場(chǎng)合是有害的——如果加上的電壓大大超過變壓器額定電壓，則電流劇增，變壓器很快就會(huì)發(fā)熱燒毀；但有些場(chǎng)合有時(shí)有益的——磁飽和穩(wěn)壓器就是利用鐵芯的磁飽和特性達(dá)到穩(wěn)定電壓的目的的。

完稿時(shí)間：2021年1月14日

發(fā)表時(shí)間：2021年1月21日

A1修時(shí)間：2021年1月22日