HXD3型交流传动电力机车
HXD3型交流传动电力机车
８）采用独立通风冷却技术 。牵 引电机采用 由顶盖 百 叶窗进风 的独立通风冷却方式 ；主变流 器水冷和主变压 器油冷采用水 、油复合式铝板冷却器 ，由车顶直接进 风冷
收 稿 日期 ：２００７—０４—２３ 作者简介 ：杨守君 ，工程师 ，１９９７年毕业于西南交通大学 电力牵引与传动控制专业 ，长期从事机车设计工作。
１）轴式 为 ｃ ｃ。，电传 动 系统为 交一直一交传 动 ，采 用 ＩＧＢＴ水冷变 流机组 ，１ ２５０ ｋＷ 大转矩 异步 牵 引电动 机 ，具 有起动 （持续 ）牵 引力大 、恒 功率速度范 围宽 、黏着 性能好 、功率因数高等特点。
２）辅助 电气系统采用 ２组辅 助变流 器 ，能分别 提供
５）采用带有 中梁的 、整体承载 的框架式车体结构 ，有 利于提 高车体 的强度和刚度。
６）转 向架采用 滚动抱 轴承半 悬挂结 构 ，二 系采用 高 圆螺旋 弹簧 ；采用整体轴箱 、推挽式低位牵引杆等技术 。
７）采用下悬式安装方 式的一 体化多绕组（全去耦 ）变 压 器 ，具有 高阻抗 、重量 轻等特点 ，并采用 强迫导 向油 循 环风 冷 技 术 。
特点 、技术参数 、设备布置 、通风系统 、电气系统 、机械系统 、制动及供 风系统等 。 关键词：交流电力机车 ；电气 系统 ；机械系统 ；牵引特性 ；制动特性
中图分类号 ：Ｕ２６４．２ ２３
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１６７２—１１８７（２００７）０４－０００９－０５
Ｔｙｐｅ ＨＸＤ３ ＡＣ ｄｒｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｌｏｃｏｍ ｏｔｉｖｅ
杨 守君 ，刘会岩
（中国北车集 团大连机 车车辆有 限公 司，辽宁 大连 １１６０２１）
和谐3型电力机车
目录[隐藏]1 概要o SSJ3型机车o HXD3型机车2 技术特点o机车微机控制功能o机车动力学性能3 主要结构尺寸4 机车主要技术性能指标o工作电源o牵引性能参数o动力制动性能参数5 机车总体结构/布置o机车设备布置o司机室设备布置o车顶设备布置o机车冷却系统6 机车主要部件介绍o真空断路器结构特点及优点o牵引电动机o受电弓o驱动装置o制动系统o主变压器特点o变流装置o复合冷却器7 车辆配属8 发现问题9 事故记录10 其他11 同级产品12 参考资料13 外部链接SSJ3型交流电力机车在研制过程中采用了集成化、模块化的设计，车体采用框架式整体承载结构和标准化司机室，车体外观是在韶山7E型电力机车基础上略作调整。
走行部为两个三轴转向架，轴式Co-Co，使用东芝的大功率逆变器，六轴每轴装有一台1,200 kW 交流电牵引电动机，整车输出功率为7,200 kW。
技术上，SSJ3型机车是中国铁路机车首次采用轴控技术，而非架控技术。
架控方式即是当转向架中有一台牵引电动机出现故障时，机车只能关闭整个转向架上的所有牵引电动机，并损失一半牵引力，但采用轴控技术的机车在同样情况下就可以单单关闭故障电动机，三轴转向架其它未故障的两台电动机继续运作，机车牵引力仅损失六分之一[3]。
另外其较长的固定轴距令机车通过较小曲线半径线路时也能发挥较好的性能。
机车制动系统基础制动使用盘式制动、电制动采用再生制动。
用于牵引货运列车的HXD3型机车2009年10月，另外400台订单，从09年10月到10年6月期间交付。
2010年7月，大同机车（220台）和大连机车（390台），2011年7月以前交付完毕。
据报道，大连机车的订单中有350台为HXD3C。
HXD3型机车的转向架轴式为C0-C0，电传动系统为交直交传动，采用IGBT水冷变流机组，1250kW大转矩异步牵引电动机，具有起动（持续）牵引力大、恒功率速度范围宽、粘着性能好、功率因数高等特点。
HXD3电力机车常用问题
HXD3电力机车常用问题1、HXD3电力机车的电器线路由哪些组成部分？答：HXD3型交流传动货运电力机车的电气线路主要由主电路、辅助电路、控制电路、行车安全综合信息监控系统电路和空气管路系统电路组成。
2、机车主电路由哪些部分组成？答：机车主电路主要由网侧电路、主变压器、主变流器及牵引电动机等组成。
3、HXD3型电力机车受电弓AP1、AP2的型号和优点是什么？答：采用DSA200型受电弓。
装有自动降弓装置，当弓网故障时，可自动降弓保护。
4、高压电压互感器TV1的作用是什么？答：采用干式高压电压互感器，其次边输出通过保护用的自动开关QA1，分别送到主变流器UM1和主变流器UM2的控制单元，作为主变流器控制的同步信号使用，还可为原边电压的检测和电度表的计量提供电压输入，其变比为25000V/100V。
5、机车主断路器QF1的作用是什么？答：采用1台BV AC N99.205型真空断路器。
该断路器除接通和开断机车的总电源外，还能在主电路发生过流、接地、零压等故障时，起最后一级保护作用。
6、避雷器F1安装位置及作用是什么？答：避雷器F1接在主断路器QF1和高压电流互感器TA1之间，用以抑制操作过电压及雷击过电压。
7、高压电流互感器TA1的作用是什么？答：高压电流互感器TA1主要用作短路电流的检测，是保护用互感器，用以驱动过电流继电器KC1动作，因而对其饱和度有较高要求，对其检测精度要求比测量用互感器低。
8、低压电流互感器TA2的作用是什么？答：低压电流互感器TA2是为电度表的计量提供电流输入，为机车微机控制系统提供原边电流信号，用于原边电流显示，属于测量用互感器，要求有较高的测量精度。
9、为什么要有回流装置EB1-6?答：回流装置保证网侧向钢轨的回流用，同时保护机车轮对轴承不受电蚀，保证机车可靠接地。
10、简述原边过流继电器KC1的保护电路原理。
答：当机车发生原边过流故障时，原边过流继电器KC1动作，其联锁触点信号送入TCMS，跳开主断路器，实施故障保护。
和谐3型电力机车
目录[隐藏]• 1 概要o 1.1 SSJ3型机车o 1.2 HXD3型机车• 2 技术特点o 2.1 机车微机控制功能o 2.2 机车动力学性能• 3 主要结构尺寸• 4 机车主要技术性能指标o 4.1 工作电源o 4.2 牵引性能参数o 4.3 动力制动性能参数• 5 机车总体结构/布置o 5.1 机车设备布置o 5.2 司机室设备布置o 5.3 车顶设备布置o 5.4 机车冷却系统• 6 机车主要部件介绍o 6.1 真空断路器结构特点及优点o 6.2 牵引电动机o 6.3 受电弓o 6.4 驱动装置o 6.5 制动系统o 6.6 主变压器特点o 6.7 变流装置o 6.8 复合冷却器•7 车辆配属•8 发现问题•9 事故记录•10 其他•••SSJ3型交流电力机车在研制过程中采用了集成化、模块化的设计，车体采用框架式整体承载结构和标准化司机室，车体外观是在韶山7E型电力机车基础上略作调整。
走行部为两个三轴转向架，轴式Co-Co，使用东芝的大功率逆变器，六轴每轴装有一台1,200 kW 交流电牵引电动机，整车输出功率为7,200 kW。
技术上，SSJ3型机车是中国铁路机车首次采用轴控技术，而非架控技术。
架控方式即是当转向架中有一台牵引电动机出现故障时，机车只能关闭整个转向架上的所有牵引电动机，并损失一半牵引力，但采用轴控技术的机车在同样情况下就可以单单关闭故障电动机，三轴转向架其它未故障的两台电动机继续运作，机车牵引力仅损失六分之一[3]。
另外其较长的固定轴距令机车通过较小曲线半径线路时也能发挥较好的性能。
机车制动系统基础制动使用盘式制动、电制动采用再生制动。
用于牵引货运列车的HXD3型机车车的生产任务将交给大同厂负责。
大同厂生产的首台HXD3型机车（HX D 38001）在2009年7月底下线。
2009年10月，另外400台订单，从09年10月到10年6月期间交付。
2010年7月，大同机车（220台）和大连机车（390台），2011年7月以前交付完毕。
HXD3C型大功率交流传动电力机车培训教材
司机室设备布置
。在司机室内设有操纵台、八灯显示器、司机
座椅、紧急放风阀、灭火器等设备。司机室操 纵台前部设有空调装置，司机室顶部设有扇、 头灯、司机室照明等设备。司机室前窗采用电 加热玻璃，窗外设有电动刮雨器，窗内设有电 动遮阳帘；侧窗外设有机车后视镜。在操纵台 上设有 TCMS显示器、ATP显示器、压力组合 模块、司机控制器、制动控制器、扳键开关组、 制动装置显示器、冰箱、暖风机、脚炉和膝炉。
3.7 机车动力学性能
机车应能以 5km/h速度安全通过半径为 125m
的曲线，并应能在半径 250m的曲线上进行正 常摘挂作业。
3.8 机车单机以 120km/h速度于平直道上施
行紧急空气制动时，最大制动距离 ≤800m（23t轴重） ≤900m（25t轴重）
3.9 机车牵引特性
在I端设备室和 II端设备室之间设有中央机械室，室内布置有主变流装置、 复合冷却器及复合冷却器通风机组。
电气线路
HXD3C型电力机车的电气线路主要由主电路、辅助电路、DC600V列车供电电路、控 制电路、制动系统控制电路和机车安全监控电路组成。 1.1 网侧电路 网侧电路由受电弓 PG1、PG2、高压隔离开关 QS1、QS2、高压电流互感器 TA1、低压 电流互感器 TA2、高压电压互感器 TV1、主断路器 MCB、高压接地开关 QS10、避雷器 F1、 F2、F3、原边过流继电器 KC1、智能型电度表 PWH、主变压器原边绕组 AX及接地装置 EB1～6等组成。 接触网电流通过受电弓 PG1或 PG2进入机车，经 25kV高压电缆进入车内并经高压柜 内的高压隔离开关QS1或QS2和主断路器的主触点QF1相连，并穿过高压电流互感器TA1 与主变压器 TM1的原边绕组 A端子相连，经过主变压器原边绕组，从 X端子流出，再穿 过低压电流互感器 TA2后，通过 6个并联的接地装置 EB1～EB6，经轮对回流至钢轨。 两架受电弓和两台车顶避雷器位于车顶上部，六个接地装置 EB1～6安装于车轴端部， 其余的网侧高压电器均装于车内高压柜中，从而可以避免高压电器由于雨雪、风沙、粉尘 等侵蚀、污染而引起的闪络击穿，.1 机车微机控制功能
铁路和谐电力3型机车介绍
HXD3型电力机车
2004年10月27日，铁道部与大连机车签订合同，订购 60辆该型机车，以日本EH500型作为技术平台，其中首4 辆（30001-30004）整车进口，12辆（30005-30016）散 件进口组装，东芝提供原装部件；其後44辆透过日本技 术转移，由大连机车厂制造达至“国产化”。首辆机车 出厂曾被改称为“神龙1型”（SL1），不久即改称为 “和谐型”，编号改为HXD30xxx。 铁道部加订了180台HXD3型机车，使其数量增至240 台。 2008年2月18日，铁道部再向大连增购400台HXD3， 总值近60亿元人民币。
司机室设备布置及功能
机械间设备布置及功能
蓄电池柜/充电柜 复合冷却塔 第一牵引风机 第二、三牵引风机 螺杆式空压机 制动单元柜
牵引变流器CI1-CI3
风源净化装臵
卫生间/更衣室
控制电器柜
TCMS柜/电务柜
牵引变流器CI4-CI6
牵引风机
复合冷却塔 螺杆式空压机
机械间设备布置及功能
机械间设备布置及功能
序 号 1 2 3 4 5 项目 传动方式 变流系统 牵引电机 轮周功率 辅助电源 HX系列机车 交流传动 三相交流异步电机 1200-1600KW IGBT逆变器（变频调速、 节能） 韶山系列机车 直流传动 直流电机 800KW 旋转式劈相机（单一频率）
IGBT牵引变流器（全控型）晶闸管相控整流器（半控型）
车顶高压设备及功能
高压隔离开关
采用2台BT25.04型高压隔 离开关，该开关是采用电空控 制方式进行转换的。当一台受 电弓发生故障接地时，可通过 控制电器柜上的隔离开关将其 打至对应隔离位，通过微机柜 TCMS发出指令来控制相关电空 阀，实现高压隔离开关的开闭 操作，以切除故障的受电弓， 同时使用另一台受电弓维持机 车正常运行，减少机破，提高 机车运用可靠性。
和谐3型电力机车
目录[隐藏]• 1 概要o 1.1 SSJ3型机车o 1.2 HXD3型机车• 2 技术特点o 2.1 机车微机控制功能o 2.2 机车动力学性能• 3 主要结构尺寸• 4 机车主要技术性能指标o 4.1 工作电源o 4.2 牵引性能参数o 4.3 动力制动性能参数• 5 机车总体结构/布置o 5.1 机车设备布置o 5.2 司机室设备布置o 5.3 车顶设备布置o 5.4 机车冷却系统• 6 机车主要部件介绍o 6.1 真空断路器结构特点及优点o 6.2 牵引电动机o 6.3 受电弓o 6.4 驱动装置o 6.5 制动系统o 6.6 主变压器特点o 6.7 变流装置o 6.8 复合冷却器•7 车辆配属•8 发现问题•9 事故记录•10 其他•••SSJ3型交流电力机车在研制过程中采用了集成化、模块化的设计，车体采用框架式整体承载结构和标准化司机室，车体外观是在韶山7E型电力机车基础上略作调整。
走行部为两个三轴转向架，轴式Co-Co，使用东芝的大功率逆变器，六轴每轴装有一台1,200 kW 交流电牵引电动机，整车输出功率为7,200 kW。
技术上，SSJ3型机车是中国铁路机车首次采用轴控技术，而非架控技术。
架控方式即是当转向架中有一台牵引电动机出现故障时，机车只能关闭整个转向架上的所有牵引电动机，并损失一半牵引力，但采用轴控技术的机车在同样情况下就可以单单关闭故障电动机，三轴转向架其它未故障的两台电动机继续运作，机车牵引力仅损失六分之一[3]。
另外其较长的固定轴距令机车通过较小曲线半径线路时也能发挥较好的性能。
机车制动系统基础制动使用盘式制动、电制动采用再生制动。
用于牵引货运列车的HXD3型机车2009年10月，另外400台订单，从09年10月到10年6月期间交付。
2010年7月，机车（220台）和机车（390台），2011年7月以前交付完毕。
据报道，机车的订单中有350台为HXD3C。
HXD3型机车的转向架轴式为C0-C0，电传动系统为交直交传动，采用IGBT水冷变流机组，1250kW大转矩异步牵引电动机，具有起动（持续）牵引力大、恒功率速度围宽、粘着性能好、功率因数高等特点。
HXD3型电力机车牵引电机结构特点
转子采纳铜条鼠笼式结构，端环外衣有护环，加工完成后槽内刷绝缘漆，铁芯外表面刷防锈漆，交出前需作动平稳处置。
转子要紧由导条、端环、压圈、铁芯和转轴等部件组成，如下图。
图 转子组成图
1-转轴；2-端环；3-D端压圈；4-铁芯；5-导条；6-端板；7-N端压圈
为了降低转子发烧，导条采纳低电阻率的无氧铜；为使鼠笼结构具有高靠得住性，端环采纳高强度的铬锆铜，导条端部弯形后和端环采纳高频钎焊一次性成型焊成一体，焊接工艺具有良好的一致性，焊接靠得住性高。为避免转子导条在转子冲片槽中振动而产生断条，转子导条插入转子冲片槽中后采取冲紧和端部弯形工艺，为保证冲紧成效，转子导条与转子槽装配间隙设计值很小。
制动特性参数
电制动方式 再生制动
电制动功率 7200KW（70km/h~120km/h）（23t轴重）
7200KW（65km/h~120km/h）（25t轴重）
最大电制动力 370KN（15km/h~70km/h）（23t轴重）
400KN（15km/h~65km/h）（25t轴重）
机车制动特性为恒制动力、准恒速特性操纵，牵引操纵司机操纵器手柄为12级，级间能滑腻调剂，每级速度转变△V=10km/h，如下图。
图速度传感器间隙
温度检测装置
在定子铁芯齿部安装有温度传感器PT100，用于检测电机的温度，PT100信号传送给操纵系统，由操纵系统监控电子定子铁芯温度，和避免温度过热。
通风系统
YJ85A型异步牵引电动机采纳强迫通风冷却。通风机由风筒、叶轮及导风板等要紧部件组成，风筒、导风板的利用材料为钢制。叶轮为铝合金一次成型铸件，在电动机的轴端部（1/10锥形轴）通过键，用止动垫圈及螺母旋紧固定。牵引电动机通风机组构造图如图、图所示。
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HXD3型电力机车主要特点
9 、采用了集成化气路的空气制动系统，具 有空电制动功能。机械制动采用轮盘制动。
HXD3型电力机车主要特点
10 、采用了新型的模式空气干燥器，有利于 压缩空气的干燥，减少制动系统阀件的故 障率。
机车主要技术性能指标
1、工作电源
• 电流制 单相交流50Hz
• 额定电压
25kV
机车主要技术性能指标
9、机车动力学性能 • 机车能以5km/h速度安全通过半径为125m的曲线，并应
能在半径250m的曲线上进行正常摘挂作业。 • 机车动力学其它性能、参数符合TB/T2360-1993的有关
要求。
机车主要技术性能指标
10、机车单机以120km/h速度于平直道上施行紧急空气制 动时，最大制动距离
31.0 kV 31.3 kV
网压
机车主要技术性能指标
2、牵引性能参数
• 电传动方式
交－直－交传动
• 持续功率
7200kW
• 机车速度：
• 持续制速度
70km/h（23t轴重）
•
65km/h（25t轴重）
• 最高速度
120km/h
• 起动牵引力
520kN（23t轴重）
•
570 kN（25t轴重）
• 持续牵引力（半磨耗轮） 370kN（23t轴重）
2 、 辅助电气系统采用2组辅助变流器，能分 别提供VVVF和CVCF三相辅助电源，对辅 助机组进行分类供电。该系统冗余性强， 一组辅助变流器故障后可以由另一组辅助 变流器对全部辅助机组供电。
HXD3型电力机车主要特点
3 、采用微机网络控制系统，实现了逻辑控 制、自诊断功能，而且实现了机车的网络 重联功能。
机车主要技术性能指标
4、主要结构尺寸
• 机车全轴距
14700mm
• 转向架固定轴距
2250+2000mm
• 车轮直径
1250mm（新轮）
•
1200mm（半磨耗）
•
1150mm（全磨耗）
• 受电弓落下时，滑板顶面距轨面高度 4775±30mm
• 受电弓滑板距轨面的工作范围
5200～
6500mm
• 车钩中心线距轨面高度（新轮）
HXD3型交流传动电力机车构造、结构组成、 技术性能、主要特点
HXD3型电力机车主要特点
1、 轴式为C0-C0，电传动系统为交直交传 动，采用IGBT水冷变流机组，1250kW大 转矩异步牵引电动机，具有起动（持续） 牵引力大、恒功率速度范围宽、粘着性能 好、功率因数高等特点。
HXD3型电力机车主要特点
• 最大电制动力 370kN（15km/h～70km/h） （23t轴重）
•
400kN（15km/h～65km/h）（25t轴重）
机车主要技术性能指标
4、主要结构尺寸 • 轨距 • 轴式 • 机车总重
• • 轴重 • 机车前、后车钩中心距 • 车体底架长度 • 车体宽度 • 车体高度
1435mm C0-C0 138t % t （23t轴重） 150t % t （25t轴重） 23+2 t 20846mm 19630mm 3100mm 4100mm（新轮）
6 、转向架采用滚动抱轴承半悬挂结构，二 系采用高圆螺旋弹簧；采用整体轴箱、推 挽式低位牵引杆等技术。
HXD3型电力机车主要特点
7 、 采用下悬式安装方式的一体化多绕组 （全去耦）变压器，具有高阻抗、重量轻 等特点，并采用强迫导向油循环风冷技术。
HXD3型电力机车主要特点
8 、 采用独立通风冷却技术。牵引电机采用 由顶盖百叶窗进风的独立通风冷却方式； 主变流器水冷和主变压器油冷采用水、油 复合式铝板冷却器，由车顶直接进风冷却； 辅助变流器也采用车外进风冷却的方式； 另外还考虑了司机室的换气和机械间的微 正压。
880±10mm
• 排障器距轨面高度
110±10mm
机车主要技术性能指标
5、功率因数 当机车发挥10%及以上额定功率时≥0.98
，
PF
1
1[
PHOM
]2
4 2HOM sin HOM P
HOM —额定工况的调制度。
PHOM HOM —额定工况的功率和角度
机车主要技术性能指标
6、等效干扰电流（JP） • 额定功率时，机车在持续制牵引工况下，在距牵引变电
•
400 kN（25t轴重）
• 恒功率速度范围
65km/h～120km/h（25t轴重）
•
70km/h～3、 动力制动性能参数
• 电制动方式 再生制动
• 电制动功率 7200kW（70km/h～120km/h）（23t轴重）
•
7200kW（65km/h～120km/h）（25t轴重）
• 在22.5kV～31kV之间时，机车能发挥额定功率，在 22.5kV～17.5kV和17.5kV～17.2kV范围内机车功率按不 同斜率线性下降，在17.2kV时功率为零；在31kV～ 31.3kV范围内机车功率线性下降至零。
功率输出(%)
100% 77.8%
17.2 kV 17.5 kV 22.5 kV
•
≤800m（23t轴重）
•
≤900m（25t轴重）
机车特性控制
1、机车牵引特性
机车的牵引、制动控制采用恒牵引力（制动力）、准恒 速特性控制方式。 牵引特性控制要求： • 采用恒牵引力、准恒速特性控制； • 牵引控制司机控制器手柄为13级，级间能平滑调节； • 每级牵引力变化设定为△F＝80kN；
所10km处测量≤2.5A
机车主要技术性能指标
7、额定网压下，在牵引工况发挥持续功率时的机 车总效率 ≥0.85
机车主要技术性能指标
8、机车微机控制功能
• 机车预备的顺序逻辑综合控制 • 机车牵引力和制动力控制 • 机车空电联合制动控制 • 机车主、辅电路过流、过压、欠压、接地等保护控制 • 机车空转/滑行保护控制 • 机车重联控制 • 机车轴重转移补偿控制 • 机车定速控制 • 停车状态下，微机控制系统自诊断功能 • 行驶过程中对被控对象进行实时在线监测诊断功能 • 故障信息的记录、保存和显示功能 • 故障记录的转储功能
HXD3型电力机车主要特点
4 、 总体设计采用高度集成化、模块化的设 计思路，电气屏柜和各种辅助机组分功能 斜对称布置在中间走廊的两侧；采用了规 范化司机室，有利于机车的安全运行。
HXD3型电力机车主要特点
5 、 采用带有中梁的、整体承载的框架式车 体结构，有利于提高车体的强度和刚度。
HXD3型电力机车主要特点