HXD3型大功率交流传动电力机车培训教材

HXD3型大功率交流传动电力机车培训教材第一章1第一章机车总体1.概述以在中国国内的主干线上进行大型货运为目的，设计并制造了HXD3型交流大功率电力机车。此机车采用PWM矢量控制技术等最新技术的同时，尽量考虑对环境保护，减少维修工作量。另外，考虑能够在中国全境范围内运行为前提，在满足环境温度在-40℃～+40℃，海拔高度在2500m以下的条件的同时，最大考虑到4组机车重联控制运行。2.机车主要特点2.1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。2.2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。2.3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。2.4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。2.5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。2.6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。2.7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。2.8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。2.9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。2.10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。HXD3型大功率交流传动电力机车培训教材第一章23.机车主要技术参数3.1工作电源电流制单相交流50Hz额定电压25kV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，如下图示。3.2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）570kN（25t轴重）持续牵引力（半磨耗轮）370kN（23t轴重）400kN（25t轴重）恒功率速度范围65km/h～120km/h（25t轴重）70km/h～120km/h（23t轴重）3.3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）17.2kV17.5kV22.5kV31.0kV31.3kV网压100%功率输出(%)77.8%HXD3型大功率交流传动电力机车培训教材第一章37200kW（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）3.4主要结构尺寸轨距1435mm轴式C0-C0机车总重138t31+−%t（23t轴重）150t13+−%t（25t轴重）轴重23+2t机车前、后车钩中心距20846mm车体底架长度19630mm车体宽度3100mm车体高度4100mm（新轮）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）880±10mm排障器距轨面高度110±10mm3.5功率因数当机车发挥10%及以上额定功率时）≥0.983.6等效干扰电流（JP）额定功率时，机车在持续制牵引工况下，在距牵引变电所10km处测量≤2.5A3.7额定网压下，在牵引工况发挥持续功率时的机车总效率≥0.853.8机车采用微机控制3.8.1机车微机控制功能机车预备的顺序逻辑综合控制HXD3型大功率交流传动电力机车培训教材第一章4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3.8.2其它功能停车状态下，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3.9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。机车动力学其它性能、参数应符合TB/T2360-1993的有关要求。3.10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≤800m（23t轴重）≤900m（25t轴重）4.机车特性4.1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。4.1.1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；控制要求：1）23ｔ时的牵引力计算（1）基本公式：扭矩值（kN）=换级触点号*80kN（2）最大扭矩值速度＜10公里/小时HXD3型大功率交流传动电力机车培训教材第一章5扭矩值（kN）=52010公里/小时≦速度＜70公里/小时扭矩值（kN）=544.8－（2.48*速度（公里/小时））速度≧70公里/小时扭矩值（kN）=25970/速度（公里/小时）（3）缩减扭矩值扭矩值（kN）=（640*换级触点号）－（64*速度（公里/小时））计算结果为负时，视为0kN。（4）输出扭矩值（传输到CI的扭矩值）上文（1）－（3）中，最小值成为输出扭矩值。2）25ｔ时的牵引扭矩计算（1）基本公式：扭矩值（kN）=换级触点号*80kN（2）最大扭矩值速度＜10公里/小时扭矩值（kN）=57010公里/小时≦速度＜65公里/小时扭矩值（kN）=600.9－（3.09*速度（公里/小时））速度≧65公里/小时扭矩值（kN）=26000/速度（公里/小时）（3）缩减扭矩值扭矩值（kN）=（640*换级触点号）－（64*速度（公里/小时））计算结果为负时，视为0kN。（4）输出扭矩值（传输到CI的扭矩值）上文（1）－（3）中，最小值成为输出扭矩值。4.1.2机车牵引特性控制曲线见图4-1,4-3（23t轴重）、图4-2,4-5（25t轴重）4.2制动特性4.2.1控制要求采用准恒速特性控制；制动控制司机控制器手柄为12级，级间能平滑调节；每级速度变化△V=10km/h；控制要求：1）23ｔ时的制动扭矩计算HXD3型大功率交流传动电力机车培训教材第一章6（1）速度＜70公里/小时换级触点为1N输出扭矩值（kN）=（33.7*速度（公里/小时））－134.8换级触点在1N以外输出扭矩值（kN）=（33.7*速度（公里/小时））－（337*（换级触点号-1））计算结果为负时，视为0kN。计算结果超过370kN时，视为370kN。（2）速度≧70公里/小时a）最大扭矩值扭矩值（kN）=25970/速度（公里/小时）b）缩减扭矩值换级触点为1N输出扭矩值（kN）=（33.7*速度（公里/小时））－134.8换级触点在N以外输出扭矩值（kN）=（33.7*速度（公里/小时））－（337*（换级触点号－1））计算结果为负时，视为0kN。计算结果超过370kN时，视为370kN。C）输出扭矩值在上文“a”和“b”中，最小值成为输出扭矩值。2）25ｔ时的制动扭矩计算（1）速度＜65公里/小时换级触点为1N输出扭矩值（kN）=（36.4*速度（公里/小时））－145.6换级触点在1N以外输出扭矩值（kN）=（36.4*速度（公里/小时））－（364*（换级触点号-1））计算结果为负时，视为0kN。计算结果超过400kN时，视为400kN。（2）速度≧65公里/小时a）最大扭矩值扭矩值（kN）=26000/速度（公里/小时）b）缩减扭矩值换级触点为1N输出扭矩值（kN）=（36.4*速度（公里/小时））－145.6换级触点在1N以外HXD3型大功率交流传动电力机车培训教材第一章7输出扭矩值（kN）=（36.4*速度（公里/小时））－（364*（换级触点号-1））计算结果为负时，视为0kN。计算结果超过400kN时，视为400kN。C）输出扭矩值在上文“a”和“b”中，最小值成为输出扭矩值。4.2.2机车制动特性曲线见图4-2（23t轴重）,4-4（25t轴重）HXD3型大功率交流传动电力机车培训教材第一章801002003004005006000204060801001201N2N3N4N5N6N7N8N9N10N11N12N13N图4-1大功率交流传动电力机车牵引特性控制曲线（23t轴重）0100200300400500600020406080100120图4-2大功率交流传动电力机车制动特性控制曲线（23t轴重）机车牵引力(KN)速度(km/h)机车牵引力(KN)速度(km/h)HXD3型大功率交流传动电力机车培训教材第一章901002003004005006000204060801001201N2N3N4N5N6N7N8N9N10N11N12N13N图4-3大功率交流传动电力机车牵引特性控制曲线（25t轴重）01002003004005006000204060801001201N2N3N4N5N6N7N8N9N10N11N12N图4-4大功率交流传动电力机车制动特性控制曲线（25t轴重）速度(km/h)机车牵引力(KN)速度(km/h)机车牵引力(KN)HXD3型大功率交流传动电力机车培训教材第二章10第二章设备布置与通风系统1.设备布置1.1设备配置HXD3型电力机车为6轴货运机车，HXD3型电力机车的外形图如图1-1所示，机车设备配置图如图1-2（a）-（c）所示，明细表如表1-1所示。在机车的两端各设有一个司机室，两个司机室的中间是机械室。在机械室内设有600mm宽的中央通道，在通道左右两侧设有主变换装置、鼓风机、电动空气压缩机等机器。在车体下设有2台3轴的转向架及主变压器，在顶盖上设有特高机器。车内设备布置以平面斜对称布置为主，设备成套安装，有利于机车的重量分配和机车的制造、检修和部件的互换。图1-1HXD3型电力机车外形图底板下装置顶盖上装置机械室1END司机室2END司机室HXD3型大功率交流传动电力机车培训教材第二章11图1-2机车设备布置（a）HXD3型大功率交流传动电力机车培训教材第二章12图1-2机车设备布置（b）HXD3型大功率交流传动电力机车培训教材第二章13图1-2机车设备配置（c）HXD3型大功率交流传动电力机车培训教材第二章14表1-1机车设备配置明细表DEVICE符号额定值1PANTOGRAPHDSA2002AP1,225kV-1000A2PANTOGRAPH电磁阀WMV-1/2ZG2YV41,423滑动板异常检出装置ZD2PDU1,24PANTOGRAPH支撑绝缘子FZS-30/8-40065导体支撑绝缘子FZM-30/4-40046空气绝缘管47PANTOGRAPH断路器BT25.042QS1,28计量器用变压器(GSEFB25FGr.0)1TV125000V/100V9真空断路器BVACN99.21500V101QF110接地SWITCHBTE25.040L1A1B021QS101112SECTION检出装置GFX-31EV3313SECTION检出用地面检测装置4T1～T41415避雷针RVLQB-38.5LY1F116特