HXD3型电力机车电路图册
电力机车电气线路结构分析 HXD3型电力机车主、辅变流器控制电路
主变流器控制电路
图1、变流器控制电路-1
主变流器控制电路
图2、变流器控制电路-2
—知识点2.68：了解HXD3型电力机车辅助变流器控制电路
工作原理
学校名称 ：
任务一
辅助变流器控制电路
机车两套辅助变流器装置UA11、UA12的控制电路基本一致。不同的是，正常情 况下，I端辅助变 流器装置UA11设定为VVVF工作方式，当主断路器闭合、换向手 柄离开零位后，UA11开始工作；II端 辅助变流器装置UA12设定为CVCF工作方式， 只要主断路器闭合，UA12就开始投入工作。下面以II端 辅助变流器装置UA12的控制进行说明。
7、 主变流器装置试验开关SA75，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ于在低压试验或机车出厂前时对主变流器的控制单元进行试 验检査，确认其是否工作正常。
8、 为满足主变流器工作需要，在主变流器的控制单元内引人高压电压互感器TV1同步信号。主 变流器控制单元与TCMS的接口信号除2套通讯线外，还设有主变流器隔离、工作、功率预备和故障等 信号。
主变流器控制电路
5、 主变流器的控制用信号还有牵引电动机速度传感器BV41、BV42, BV43的信 号。每个速度传 感器同时送出2个速度信号至主变流器控制装置，用以实现主变流器对 牵引电动机的矢量控制，有效 地实施机车的防空转、防滑行保护，并对机车的轴重转移进行补偿。
6、 库内动车信号通过库用开关QS3或QS4送到主变流器控制单元，用于在库内动车时主变流器按 照特定的控制程序工作。
1、 机车主断路器闭合后，由TCMS发出命令，闭合辅助变流器UA12输出电磁接触器KM12,并将 信息传递给辅助变流器控制单元，由辅助变流器控制单元发出指令， 控制辅助变流器UA12起动。
2、 当机车某一辅助变流器发生故障，故障的辅助变流器能及时发信息给TCMS， 通过TCMS的 控制，自动完成输出电磁接触器的动作转换。若辅助变流器UA11发生 故障，则电磁接触器KM11断开 ，电磁接触器KM20闭合；若辅助变流器UA12发生故障，则电磁接触器KM12断开，电磁接触器KM20 闭合。故障的辅助变流器将信息传递给另一组辅助变流器，使其工作在CVCF方式，同时，故障的辅助 变流器被隔离， 此时所有辅助电动机全部由另一套辅助变流器供电，不受其他指令的控制，牵引电动 机通风机和冷却塔通风机将正常满功率工作。
辅助电路
辅助电路
一、辅助电路图
二、辅助电路功能
机车辅助电路从功能上可以分成相对独立的三部分电路： 1、三相辅助电动机供电电路 2、辅助加热装置电路 3、库用电源回路。
三、三相辅机供电电路——组成和功能
组成：机车设有3组独立的三相辅助电源，每组电源由三相 辅助变流器、辅助滤波变压器、滤波电容、接触器、自 动开关及对应辅机等构成。 功能： 1、3组辅助电源的输出范围从115V/15Hz到460V/60Hz，当 一组电源故障时，其他两组电源仍可保证机车辅助系统 的正常工作，实现冗余控制。 2、辅助电源1、2的输出电压和频率将根据冷却系统的实际 情况进行调整，采用变压变频（VVVF）方式工作； 3、辅助电源 3 主要针对泵类负载供电，因此采用定频定 压（CVCF）方式工作，电压、频率为460V/60Hz。源自 三、三相辅机供电电路——故障转换
辅助电源1和辅助电源2中任何一个故障时，通过故障接 触器的切换，转由另一个辅助电源对辅助电源1和辅助电源2 的负载共同供电，此时该辅助电源由变频变压改为定频定压 供电方式。
当辅助电源3故障时，通过故障接触器的切换，转由辅助 电源2对辅助电源3的负载及辅助电源2的负载共同供电，但此 时只允许一台压缩机工作，对于辅助装置除必要的加热或制 冷外，其他辅助负载均停止工作。
HXD3B显示屏操作方法
维护界面 列 车 信 息 空 气 制 动 过 程 数 据 数 据 输 入 维 护 测 试 数 据 浏 览 器
控 制
隔 离
受 电 弓 预 选
操 作 测 试
距 离 计 数
均 衡 风 缸
本 机
货 车 输 入
不 补 风
空 调
驱 动
牵 引 制 动 力
HXD3检修手册_16-17控制电器柜、空调机组
16．控制电器柜16.1 控制电器柜设备布置（图16-1，图16-2）图16-1 电器柜正面布置图254255正面上部配置断路器，辅助压缩机起动按钮和万转开关及电压表。
下部配置主电路库用转换装置QS3、QS4，辅助电路库用转换装置QS11。
主电路接地开关GS1-GS8。
电能表安置在正面左下的罩内。
为了安全，设置了带联锁装置的平开门。
VCB断开，受电弓降下后，在车顶的接地开关向接地侧旋转手柄，将主电路在车体上接地，只有处于安全的状态时，能够从接地装置上拔出黄色的钥匙，打开平开门。
装置的背面侧排列了辅助电路用的负荷接触器，为了安全，设计了螺纹止回式的罩。
装置的背面和侧面的上部，配置了6个控制电路的单手柄式27芯接头，装置背面的下部，配置了主电路、辅助电路用的端子台。
16.2 空气断路器表16-1 低压空气断路器明细表序号名称代号型号数量规格125Vac-6ACC20 11 空气断路器（原边）QA1 5SJ41067400Vac-52A2 空气断路器（牵引通风机） QA11～16 3VU1640-1MR00 63 空气断路器（冷却塔通风机）QA17,18 3VU1640-1MR00 2 400Vac-52A4 空气断路器（空气压缩机）QA19,20 3VL2710-1AB33-0AD1 2 400Vac-80A5 空气断路器（油泵电动机）QA21,22 3VU1640-1MM00 2 400Vac-16A6 空气断路器（空调机组）QA23,24 3VU1640-1MM00 2 400Vac-16A400Vac-80A7 空气断路器（辅助负载）QA25 3VL2710-1DC33-0AD1 18 空气断路器（司机室加热）QA31A,B 5SJ4 1407 CC20 2 220Vac-40ACC20 1 220Vac-25A12579 空气断路器（电热玻璃）QA32 5SJ6220Vac-32ACC20 1132710 空气断路器（饮水机）QA33 5SJ411 空气断路器(微机控制）QA41,42 5SJ5 1107 CC20 2 110Vdc-10A12 空气断路器(司机控制）QA43,44 5SJ5 1107 CC20 2 110Vdc-10A13 空气断路器（机车控制）QA45 5SJ5 1107 CC20 1 110Vdc-10A14 空气断路器（主变流器）QA46 5SJ5 1107 CC20 1 110Vdc-10A15 空气断路器（辅助变流器）QA47 5SJ5 1107 CC20 1 110Vdc-10ACC20 1110Vdc-20A120716 空气断路器（车内照明）QA48 5SJ5110Vdc-20ACC20 1120717 空气断路器（车外照明）QA49 5SJ5110Vdc-20ACC20 1120718 空气断路器（前照灯）QA50 5SJ5110Vdc-32ACC20 1132719 空气断路器（辅助设备）QA51 5SJ5256序号名称代号型号数量规格20 空气断路器（无线电台）QA52 5SJ5 1107 CC20 1 110Vdc-10A21 空气断路器（自动信号）QA53 5SJ5 1107 CC20 1 110Vdc-10A22 空气断路器（监控装置）QA54 5SJ5 1107 CC20 1 110Vdc-10A110Vdc-32ACC20 123 空气断路器（电控制动）QA55 5SJ51327CC20 1110Vdc-50A150724 空气断路器（低温加热）QA56 5SJ5(Load=33A)25 空气断路器（仪表灯）QA57 5SJ5 1107 CC20 1 110Vdc-10A1 110Vdc-10A26 空气断路器（控制接地）QA59 5SJ5 1107 CC20(加辅助触点5ST3010)27 空气断路器（蓄电池）QA61 5SP4 280-7 1 110Vdc-80A28 空气断路器（自动过分相）QA71 5SJ5 1017 CC20 1 110Vdc-1A(Load=15W)110Vac-50A29 空气断路器（交流加热）QA72 3VL2706-1DC33-0AD1 1(load=27A+heater)30 空气断路器（砂管加热）QA73 5SJ5 2167 CC20 1 L=110Vdc-16A, R=110Vac-16A31 空气断路器（压缩机加热） QA74 3VU1340-1ML00 1380Vac-10A（Load=3500W)CC20 1110Vdc-20A34 空气断路器（门控）QA102 5SJ5120735 空气断路器（司机室空调）QA104,1055SJ6 1107 CC20 2 110Vdc-10A36 空气断路器（充电装置）QA106 5SJ5 1107 CC20 1 110Vdc-10A 16.2.1 3VL和3VU断路器16.2.1.1日常维护和检查1)外观检查各部件应无损坏和灰尘。
交直交型电力机车电气线路—交直交型电力机车主线路
网侧电路
1 网侧电路的组成 2 网侧电路的电流路径 3 网侧电路主要高压设备的功能 4 网侧电路的保护
1 网侧电路的组成
HXD3型电力机车网侧电路由受电弓AP1、AP2， 高压隔离开关QS1、QS2，高压电流互感器TA1，高 压电压互感器TV1，主断路器QF1，高压接地开关 QS10，避雷器F1，主变压器原边绕组AX，低压电流 互感器TA2 和回流装置EB1～6 等组成。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3 牵引变压器
牵引变压器主要电气参数：
（1）原边绕组
（3）辅助绕组
额定容量/kVA ：8 900
额定容量/kVA ：600
额定电压/kV ：25
额定电压/V：470
额定电流/A ：356
额定电流/A ：2×638
（2）牵引绕组
短路阻抗 ：5%
额定输出容量//kVA ： 6×1 383 （4）谐振电抗器
0 0
6N 5N
4N 3N
2N
1N
20
40
7N 8N
9N
13N
10N
11N
12N
60
80
100
120
n 电力机车特性及其特性曲线
2. HXD3电力机车制动特性控制曲线（23t轴重）
600
500
400
300
200
100
0
0
20
40
60
80
100
120
n 电路分析
电路（课件）、部件（位置）图片
Ｐａｎｔｏｇｒａｐｈ
1 主电路结构
2 网侧电路
网侧电路由受电弓1AP、2AP，车顶高压隔离开关1QS、 2QS，主断路器QF（带接地装置）、避雷器1F、高压电压互感 器TV、原边电流互感器1TA、回流电流互感器2TA、接地装置 1E～6E和能耗表等组成，如图6.2所示。
HXD3型机车主断路器控制电路分析及故障处理
HXD3型机车主断路器控制电路分析及故障处理作者：秦帅来源：《科技创新与应用》2015年第07期摘要：对HXD3机车主断路器控制电路进行分析，针对主断路器合不上、不明原因跳断提出故障查找的方法及应急处理的建议，HXD3型机车主断路器控制电路主要分为输入输出控制电路和TCMS控制电路。
关键词：HXD3机车；主断路器；故障查找；应急处理1 输入输出控制电路分析输入输出控制电路包括主断扳键开关，紧急制动按钮。
TCMS接收到合闸信号516或616后，输出453信号，经I端和II紧急按钮SA103、 SA104，驱动主断路器QF1，使主断路器合闸。
主断路器内两组常闭触头分别对应由539、639信号，向主变流柜内传输合闸信号。
当主断闭合后539、639信号失电，主变流器1、2，辅助变流器1、2启动准备工作完成。
若此组触头粘连，其逻辑关系不能正常翻转，则机车表现为主变流器和辅助变流器不启动，无故障提示，全车进级无流。
一组常开触头对应431信号，向TCMS反馈断路器状态。
当断路器断开，431信号失电；当闭合断路器，431信号得电。
若此逻辑不符，则会提示主断异常。
2 TCMS控制电路分析TCMS控制电路主要由TCMS背板上各光耦继电器及位于TCMS柜中层的RY单元组成。
如图1所示：当TCMSDO41端口经光耦继电器24V转换输出110V信号并持续2000ms，VCBON继电器得电吸合，并通过一组辅助触头接通DC110V电源使VCBON继电器自持，通过另一组辅助触头沟通355与453线路，输出110V驱动主断路器合闸线圈QF1。
VCBOFF为分闸继电器，当TCMS主机DO38端口输出110V信号，VCBOFF继电器线圈得电，其一组常闭辅助触头断开，切断VCBON自持电路的电源，VCBON继电器失电断开，其辅助触头切断355与453线路，QF1失电，主断路器分断。
VTC1、VTC2、VTC2A、VTC3、VTC4、VTC4A、EMPAN1、EMPAN2、APU1CO，APU2CO的辅助触头与VCBOFF辅助触头共同组成VCBON的自持电路。
HXD3型电力机车电路图册
控制柜 控制柜 控制柜 机械室 车下 机械室 控制柜 仪表模块 车下
序号 1 2
代号 AT1 EH11,12
名称 辅助变压器 电热玻璃
位置 机械室 司机室
序号 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
位置 操纵台
序号 2
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
代号 AE41
AX1
BV41～46 BV47，48 BV51～56
BX1 CZ1～4 Dryer1，2 EL41～44 EL45～52 EL53，54 EL55～58 EL59～62 EL63，64 EL65，66 EL67～70 EV13，14 EV21，22 EV31 EV33 EV34 EV35，36 EV41，42 HL21，22 KE13，14 KE15，16 KE17，18
名称 踏面清扫控制继电器 控制继电器 中间继电器 紧急制动控制继电器 辅助压缩机接触器
牵引通风机风道继电器
复合冷却器风机风道继 电器 主变压器油流继电器 压力开关 压力开关 主变压器油温检测继电 器 辅助压缩机压力开关 压力开关 压力开关 压力开关 机车感应线圈 制动显示屏 刮雨器水泵 刮雨器 遮阳帘 司机室风扇 冰箱 辅助压缩机电机 速度表 微机显示屏 故障指示灯
29
代号 EH15～18 EH19～22 EH23～26 EH27～30 EH31,32 EH33A-H EH35A-H EH36,37 EH39-42 EH43,44 EV11,12
2.5.12.5HXD3B型电力机车主辅电路
1.辅助电源供电 辅助电源 1、2 的输出电压 和频率将根据冷却系统的实
际情况进行调整，采用变压变频方式工作； 辅助电源 3 主要针对泵类负载供电，因此采用定频定压
方式工作，电压、频率为 460V/60Hz。
辅助电路
2.辅助电源故障转换 辅助电源 1 和辅助电源 2 中任何一个故障时，通过故障
接触器的切换，转由另一个 辅助电源对辅助电源 1 和辅助 电源 2 的负载共同供电，此时该辅助电源由变频变压改为定 频定压供电方式。
当辅助电源 3 故障时，通过故障接触器的切换，转由 辅助电源 2 对辅助电源 3 的负载及辅助电源 2 的负载共同 供电，但此时只允许一台压缩机工作，对于辅助装置除必要 的加热或制冷外，其他辅助负载均停止工作。
网侧电路
4. 主断路器 QF1 主断路器 QF1 采用真空断路器。该断路器除接通和开断机车的总电 源外，当机车发 生原边过流、主辅变流器故障或司机按下紧急按钮 时，主断路器 QF1 迅速断开，起机车最后一级保护作用。
网侧电路
5. 避雷器 F1、F2 和 F3 避雷器 F1 和 F2 属于车顶避雷器，避雷器 F3 属于车内避雷器。
三、机车主变流器
机车装有 3 个变流柜， 每个变流柜的主电路和控制 电路相对独变频电源
当一组变流器发生故障时，通过微机控制系统 VCU，自 动将故障的变流器切除，也可通过微机显示屏隔离某个变流器， 机车维持 2/3 的牵引动力继续运行，辅助系统通过故障切换， 由两组辅助变流器完成对全车辅助系统及控制系统的供电，实 现机车的冗余控制。
9. 回流接地装置 EB1～EB6 回流接地装置保证网侧回路向钢轨的回流及机车可靠的接地性能，同 时保护机车轮对轴承不受电蚀。
网侧电路
项目三-1 HXD3主电路[33页]
![项目三-1 HXD3主电路[33页]](https://img.taocdn.com/s3/m/73bd9448f6ec4afe04a1b0717fd5360cba1a8d2f.png)
(5)瞬时过电压保护
在机车出现空转、滑行或者受电弓离线造成的网压中断等情况 时，牵引变流器的中间回路上可能出现瞬时过电压，为了防止这种 过电压对变流器造成损坏，在中间直流回路设有瞬时过电压限制电 路，由 IGBT 和限流电阻组成，通过牵引变流器中间直流回路电压 传感器的监测。这是一种多次重复方式的保护，当过电压存在时， 该 IGBT 将导通，直流回路能量经限流电阻放电和释放，消除过电 压。
四象限整流器
四象限整流器是一个脉宽调制变流器，它将电源的交流电压， 通过脉冲宽度控制，控制中间直流电压的幅值和流入变流器的交 流电流相位，使交流电流的波形尽量接近正弦，使得交流侧的基 波电压和基波电流的相位差接近于 0，这样既限制了谐波电流分 量，又提高了机车功率因数。因此与相控整流器比较，四象限整 流器有很高的功率因数，谐波电流含量也小得多。
4.逆变和牵引电机电路
HXD3型电力机车牵引逆变器采用矢量控制技术，能够迅速将异 步电动机的输出转矩控制在目标值，提高了机车的防空转能力。 此技术通过对定子电流的励磁分量和转矩分量的控制，达到分 别控制电机磁链和转矩，实现牵引电机的快速响应。机车采用 轴控方式，实现了每个牵引电机的独立控制。当机车的6个轴的 轮径差、轴重转移及空转等可能引起的负载分配不均匀时，均 可以通过牵引变流器的控制进行适当的补偿，以实现最大限度 地发挥机车牵引力。
2. 四象限整流电路
六轴9600kW货运机车
号
机车型
HXD1 （HXD1C）
HXD2
HXD3/ D3C HXN3
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位置 司机室 司机室 司机室 司机室 司机室 转向架 转向架 配管 车下 车下 车顶 电源柜蓄电池箱上部 控制柜 控制柜 控制柜 控制柜 控制柜 控制柜 控制柜 机械室 机械室 机械室 机械室 主变压器 控制柜 控制柜 控制柜
2
序号 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
代号
AE41 AX1 BV41～46 BV47，48 BV51～56 BX1 CZ1～4 Dryer1，2 EL41～44 EL45～52 EL53，54 EL55～58 EL59～62 EL63，64 EL65，66 EL67～70 EV13，14 EV21，22 EV31 EV33 EV34 EV35，36 EV41，42 HL21，22 KE13，14 KE15，16 KE17，18
位置 控制柜 控制柜 控制柜 控制柜 控制柜 控制柜 控制柜 控制柜 控制柜 控制柜 控制柜 控制柜 控制柜 控制柜 控制柜 操纵台右下 操纵台右下 机械室 电源柜蓄电池箱上 部 车下 操纵台右下 车下 制动单元
序号
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
代号 QA19,20 QA21,22 QA23,24 QA25 QA31A,B QA32 QA33 QA56 QA59 QA61 QA72 QA73 QA74 QS11 R71,72 SA11,12 SA13,14 UA11,12 UC XSA1 XSA3,4 XSC3 YV96
名称 空压机空气断路器 油泵空气断路器 司机室空调空气断路器 辅助变压器空气断路器 司机室加热空气断路器 电热玻璃空气断路器 饮水机空气断路器 空气断路器 （直流加热） 控制接地空气断路器 蓄电池空气断路器 空气断路器 （交流加热） 空气断路器 （砂管加热） 空气断路器 （ＣＭ保温） 辅助回路库用闸刀 接地电阻 司机室加热开关 电热玻璃开关 辅助变流器 110V 充电装置 辅助回路库用插座 司机室插座 充电插座 砂管加热电磁阀
名称 膝炉 壁炉 脚炉 后墙暖风机 饮水机 砂管加热器 砂箱加热器 管路加热套 插座用加热器 盲座用加热器 司机室空调 蓄电池 直流交流转换继电器 辅电源负载接触器 空压机接触器 空压机转换接触器 辅电源负载转换接触器 交流加热接触器 直流加热接触器 LC 滤波装置 牵引通风机电机 复合冷却器风机电机 空气压缩机电机 油泵 电压表 牵引通风机空气断路器 复合冷却器风机空气断 路器
名称
位置
控制电路
序号
1
代号
AC41，42
名称
司机控制器
位置
操纵台
ＴＣＭＳ 机械室 机车安全信息综合监测 ＡＴＰ框 装置 电机速度传感器 车下 机车速度传感器 ２Ｒ，５Ｌ 防滑传感器 １～３Ｒ， ４～６Ｌ 电子标签 车下 重联插头（插座） 車端１Ｌ 加热器（干燥器） 机械室 司机室灯 司机室 机械室灯 机械室 记点灯 仪表模块 标志灯 车端两侧 副照灯 车端两侧 前照灯 车端上部 仪表灯 仪表模块 车底灯 车下 空调控制箱 司机室后墙内部 记点灯电源 操纵台内部 数模转换盒 ＡＴＰ框 自动过分相装置 机械室 二极管 控制柜 时间继电器 控制柜 显示屏稳压电源装置 操纵台内部 八灯显示器 驾驶座左 中间继电器 控制柜 EBV 控制继电器 控制柜 升弓隔离控制继电器 控制柜
HXD3 型电力机车电路图册
丰台机务段 2008 年 9 月 1 日
1
电器代号、名称及位置明细表 主电路
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 代号 AP1,2 QS1,2 TV1 QF1 QS10 F1 UM1,2 TA1 M1～6 EB1～6 KC1 QS3,4 GS1～6 PWH1,2 TM1 TA2 QA1 PV1,2/PV41,42 XSM1,2 名称 受电弓 高压隔离开关 高压电压互感器 真空断路器 接地开关 避雷器 主变流器 高压电流互感器 牵引电动机 接地装置 原边过流继电器 主回路动车闸刀 主变流器接地开关 电度表 主变压器 电流互感器 空气断路器(原边) 网压表 主回路动车插座 位置 车顶 车顶 车顶 车顶 车顶 车顶 机械室 机械室 转向架
3
序号
29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54
代号
KE19 KE20 KE25 KE21 KMC1 KP41～46 KP47，48 KP49，50 KP51-1 KP51-2
名称
踏面清扫控制继电器 控制继电器 中间继电器 紧急制动控制继电器 辅助压缩机接触器
牵引通风机风道继电器
位置
控制柜 控制柜 控制柜 控制柜 控制柜 风道 风道 主变压器 配管 配管 主变压器 制动单元 制动单元 配管 配管 车体装配 仪表模块 操纵台内部 正面窗 正面窗 司机室天棚 操纵台内部 制动单元 仪表模块 仪表模块 仪表模块
序号
55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 677 68 69 70 71 72 73 74 75 76
代号 EH15～18 EH19～22 EH23～26 EH27～30 EH31,32 EH33A-H EH35A-H EH36,37 EH39-42 EH43,44 EV11,12 GB41 KE11 KM11,12 KM13,14 KM15,16 KM20 KM21 KM22 LC MA11～16 MA17,18 MA19,20 MA21,22 PV71 QA11～16 QA17,18
１～３Ｌ，４～６Ｒ
控制柜 控制柜 控制柜 机械室 车下 机械室 控制柜 仪表模块 车下
辅助电路
序号 1 2
序号 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29