【瑞士和法国】【科普】“凸形电”瑞士联邦铁路Ee 3/3型、Ee 3/3 II型和Ee 3/3 IV型电力机车

文章作者：Forever Changzhensky(AcFun、Bilibili、百度、微博、昵称：英留飞跃)

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阅读前提示

直流-直流传动：是指电力机车从直流、电力、铁路接触网流入，为直流牵引电机提供直流。

本文提及的朝鲜铁道省强行军型电力机车为直—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。俄罗斯铁路2ES10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。法国国家铁路BB 15000型电力机车及BB 17000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。本文提及的瑞士联邦铁路Ee 3/3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。欧洲隧道公司9型电力机车为交—直—交流电传动形式。

多电流制电力机车：本文提及的“多电流制”，是指采用交—直流电以及直—直流电双制式电传动，但受流电压为两种或两种以上的电力机车。本文提及的瑞士联邦铁路Ee 3/3 II型和Ee 3/3 IV型电力机车即为多电流制电力机车。

瑞士联邦铁路在本文中均简称“SBB-CFF-FFS”⑴，法国国家铁路简称“SNCF”⑵；瑞士赛雪龙工场股份公司简称“SAAS”⑶，瑞士机车和机器制造厂简称“SLM”⑷。

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资料参考来源

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

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

• 《Kurzüberblick》：

• 《SBB Ee 3/3 IV》：

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

• 《牵引电机的基本原理_牵引电机的分类和各自特点-电子发烧友网》：

• 《什么是磁饱和现象_变压器产生磁饱和原因 - 电子常识 - 电子发烧友网》：

概述

“凸形电”Ee 3/3型电力机车是SBB-CFF-FFS于1928年~1966年间分批购得的调车电力机车，本型电力机车由SLM负责制造机械部分，SAAS制造电气部分。

1957年~1963年间，SLM与SAAS合作，为SBB-CFF-FFS制造了双电流制Ee 3/3 II型电力机车和四电流制Ee 3/3 IV型电力机车。

背景

随着SBB-CFF-FFS的电气化铁路里程日渐增长，需要替换用于调车服务的E 3/3蒸汽机车。为此，SBB-CFF-FFS在1922年订购了2台机械传动式Ee 3/4型电力机车。根据SBB-CFF-FFS于1902年~198*9年使用的铁路机车命名规则，“E”指调车机车，“e”指电力机车，“3/4”指4对轮中有3对为动轮，另1对轮为导从轮，以便能够将轴重限制为15 t。

Ee 3/3型（16311号~16326号）

SBB-CFF-FFS于1928年订购16台不设置导从轮的Ee 3/3型机车。与后续订购的同型机车相比，这批Ee 3/3型机车的司机室并没有设置在机车中部，导致被昵称为“熨斗”。

对于Ee 3/3型机车而言，则安装一个单相串励换向器电动机。电动机通过齿轮带动传动轴，然后传动轴通过连杆机构将牵引电动机输出的功率传递到动轮。然而随着牵引电动机的技术得到发展，到SLM于1966年交付最后1台Ee 3/3型机车给SBB-CFF-FFS时，这种机械传动式设计已成为明日黄花。

Ee 3/3型（16331号~16350号）

SBB-CFF-FFS于1930年~1931年订购的20台Ee 3/3型机车，这批Ee 3/3型机车的司机室设置在机车中部，改进了控制电路。

Ee 3/3型（16351号~16376号）

SBB-CFF-FFS于1932年~1942年订购的26台Ee 3/3型机车，与前两批机车相比变化不大。

Ee 3/3型（16381号~16414号）

SBB-CFF-FFS于1944年~1947年订购的34台Ee 3/3型机车，这批机车最高运行速度为50 km/h，重量从45 t减少至39 t，但牵引力由88 kN增加至98 kN。

Ee 3/3型（16421号~16430号）

SBB-CFF-FFS于1951年~1956年订购的10台Ee 3/3型机车，与前一批机车相比，这批机车最高运行速度恢复到45 km/h，配重压铁使机车重量从39 t增加至45 t，牵引力由98 kN增加至118 kN。

Ee 3/3型（16431号~16440号）

SBB-CFF-FFS于1961年~1962年订购的10台Ee 3/3型机车。

Ee 3/3型（16441号~16460号）

SBB-CFF-FFS于1966年订购的20台Ee 3/3型机车。

根据SBB-CFF-FFS于198*9年起使用的铁路机车命名规则，136台Ee 3/3型机车编为Ee 931型，其中“9”指调车机车，“3”指3对动轮，“1”指单电流制。但这些Ee 3/3型机车仍保持原始车号不变。

Ee 3/3 II型（16501号~16506号）

20世纪50年代初，随着法国东部和瑞士北部的电气化铁路逐步发展，SBB-CFF-FFS计划在米卢斯—巴塞尔区段停止使用蒸汽机车牵引国际联运列车。为此，有必要部署可以在两种不同电压下运行的双电流制电力机车：

• SNCF的25 kV 50 Hz交流电气化铁路；

• SBB-CFF-FFS的15 kV 16⅔ Hz交流电气化铁路。

1957年~1958年间，SLM向SBB交付了6台Ee 3/3 II型机车。这些机车主要部属于铁路口岸，很大程度上执行与Ee 3/3型机车相同的任务。

考虑到要在两种不同网压下运行，Ee 3/3 II型机车的单相串励换向器电动机无法直接连接到变压器，否则，机车在任一网压下的运行速度和扭矩将不会相同。为此，Ee 3/3 II型机车使用交—直传动——被变压器降压后的电压，由全波整流桥整流并由电感器平滑后，提供给串联励磁直流电动机。

首先，变压器必须进行修改，以便在两种不同网压中以最佳效率运行。与设计为仅接收16⅔ Hz的变压器相比，Ee 3/3 II型机车的变压器可以在16⅔ Hz低频工况运行，但考虑到会出现磁饱和⑸，其厚度要薄一些。

其次，变压器需要2个次级绕组，以补偿功率损耗。如果变压器在25 kV 50 Hz交流电以及15 kV 16⅔ Hz交流电这2种网压运行时都使用相同的输出，则后者的输出功率仅为前者的输出功率的60％。

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

跨境货运量的增加，加上瑞士银行以优惠利率向法国提供贷款，以资助斯特拉斯堡—巴塞尔区段电气化。作为回报，SNCF于1962年从SLM购买9台C 20150型电力机车。与6台Ee 3/3 II型机车不同的是，交付SNCF的这9台C 20150型机车配备了用于双机重联运行的重联插座。

后来，法国—德国之间的运输繁忙，最终让SNCF决定于1970年向阿尔斯通公司订购BB 20200型电力机车。1970年，13台BB 20200型机车制造出厂，集中配属于斯特拉斯堡机务段；与此同时，9台C 20150型机车也集中配属于斯特拉斯堡机务段，但此后被SNCF出售给SBB-CFF-FFS，编入Ee 3/3 II型机车，车号号段也调整为16511号~16519号。

根据SBB-CFF-FFS于198*9年起使用的铁路机车命名规则，15台Ee 3/3 II型机车编为Ee 932型，其中“9”指调车机车，“3”指3对动轮，“2”指双电流制。但这些Ee 3/3 II型机车仍保持原始车号不变。

Ee 3/3 II型机车从1994年至2010年退役（16515号机车除外）。

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

1962年~1963年间，SLM向SBB交付了10台适用于1.5 kV直流电、3 kV直流电、15 kV 16⅔ Hz交流电以及25 kV 50 Hz交流电的Ee 3/3 IV型机车。这些机车主要部属于铁路口岸，很大程度上执行与Ee 3/3型和Ee 3/3 II型机车相同的任务。

四电流制的设计，迫使Ee 3/3 IV型机车司机室前后的车体越来越高，但也导致性能降低。同时，由于采用了更现代的连杆驱动，Ee 3/3 IV型机车最高时速可以提高到60 km/h。从1994年开始，所有的Ee 3/3 IV型机车都配备了重联插座。

根据SBB-CFF-FFS于198*9年起使用的铁路机车命名规则，Ee 3/3 IV型机车编为Ee 934型，其中“4”指四电流制。这些Ee 3/3 IV型机车改号，仍保持原始车号的后三位数字不变。

Ee 934型机车从2006年起报废，到2016年1月1日时，SBB-CFF-FFS尚有3台Ee 934型机车仍然可用。

技术数据表

注释

⑴德语：Schweizerische Bundesbahnen；法语：Chemins de Fer Fédéraux suisses；意大利语：Ferrovie Federali Svizzere。

⑵法语：Société Nationale des Chemins de fer Français。

⑶法语：Société Anonyme des Ateliers de Sécheron。

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

⑸磁饱和是一种磁性材料的物理特性。由于导磁材料物理结构的限制，通过的磁通量是不可以无限增大。通过一定体积导磁材料的磁通量大到一定数量将不再增加，不管再增加电流或匝数，就达到磁饱和了。磁饱和产生后，在有些场合是有害的——如果加上的电压大大超过变压器额定电压，则电流剧增，变压器很快就会发热烧毁；但有些场合有时有益的——磁饱和稳压器就是利用铁芯的磁饱和特性达到稳定电压的目的的。

完稿时间：2021年1月14日

发表时间：2021年1月21日

A1修时间：2021年1月22日