架線式電機(jī)車在煤炭、礦產(chǎn)等行業(yè)的運(yùn)輸中起到了重要作用。其電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和工作原理分別如下：

1. 電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

架線式電機(jī)車的電氣系統(tǒng)由主回路、控制回路和輔助回路組成。

主回路設(shè)計(jì)原理：當(dāng)架線式電機(jī)車處于預(yù)備狀態(tài)時，電網(wǎng)通過受電弓為其提供電源。牽引變頻器將直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電，從而驅(qū)動電機(jī)車正常運(yùn)轉(zhuǎn)。牽引變頻器的輸入端設(shè)有充電開關(guān)按鈕、電壓表和電抗器，以確保電壓穩(wěn)定。

控制回路設(shè)計(jì)原理：控制回路通過司控器實(shí)現(xiàn)電機(jī)車的前進(jìn)和倒退，手動按鈕控制點(diǎn)動和復(fù)位。變頻器和轉(zhuǎn)換開關(guān)提供自動防險功能。控制回路根據(jù)司控器的方向和速率指令進(jìn)行操作，并調(diào)整電壓，使?fàn)恳妱訖C(jī)的性能與電機(jī)車的牽引特性相匹配。

輔助回路設(shè)計(jì)原理：輔助回路涉及直流轉(zhuǎn)換、空壓機(jī)電機(jī)控制、信號傳輸和速度檢測。通過調(diào)節(jié)器，根據(jù)制動風(fēng)壓的高低，自動控制空壓機(jī)電機(jī)的啟停。現(xiàn)場工作情況也會影響輔助回路的控制狀態(tài)。

架線式電機(jī)車的工作原理如下：

1. 高壓交流電通過牽引變流器降壓和整流，正極接入架空線，負(fù)極接入鐵軌。

2. 受電弓與架空線接觸，將電流引入車內(nèi)，通過空氣自動開關(guān)、控制器和電阻箱進(jìn)入牽引電動機(jī)，驅(qū)動電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

3. 電動機(jī)將力與力矩通過傳動結(jié)構(gòu)傳遞到輪對，輪對轉(zhuǎn)動，牽引列車行駛。電流從電動機(jī)流出，經(jīng)軌道回流至變流器。

優(yōu)缺點(diǎn)分析

優(yōu)點(diǎn)：

結(jié)構(gòu)簡單，成本低，維護(hù)方便。

運(yùn)輸能力大，速度高，用電效率高，運(yùn)輸費(fèi)用低。

應(yīng)用廣泛。

缺點(diǎn)：

需要整流和架線設(shè)施，靈活性不足。

架線對巷道尺寸和行人安全有一定影響。

受電弓與架線之間易產(chǎn)生火花，不適用于瓦斯嚴(yán)重的礦山。

初期建設(shè)投資較大，但從長期來看，總成本比蓄電池電機(jī)車低。

綜上所述，架線式電機(jī)車通過其設(shè)計(jì)和工作原理，提供了高效的運(yùn)輸解決方案。雖然存在一些限制，但其優(yōu)點(diǎn)使其在許多礦山中得到廣泛應(yīng)用。