HXD3C型大功率交流传动电力机车培训教材

HXD3C型大功率交流传动电力机车培训教材HXD3C型是在HXD3型和HXD3B型电力机车基础上研制的交流传动六轴7200kW干线货运电力机车，该机车通过更换增加供电绕组的主变压器，增加列车供电柜、供电插座、客货转换开关、双管供风装置等，使机车具有牵引旅客列车的功能，并可以向旅客列车提供风源及稳定的DC600V电源。机车采用PWM矢量控制技术等最新技术的同时，尽量考虑对环境的保护，减少维修工作量。另外，以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3组机车重联控制运行。1.概述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采用顶盖夹层进风，各系统独立通风冷却技术。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。3.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零3.2牵引性能参数•电传动方式交－直－交传动•持续功率7200kW•6400kW（客运）•机车速度：•持续制速度70km/h（23t轴重）•62km/h（23t轴重客运）•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）•62km/h～120km/h（23t轴重客运）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）•7200kW（65km/h～120km/h）（25t轴重）•6400kW（62km/h～120km/h）（23t轴重客运）•最大电制动力370kN（15km/h～70km/h）（23t轴重）•400kN（15km/h～65km/h）（25t轴重）•370kN（15km/h～62km/h）（23t轴重客运）3.4主要结构尺寸轨距1435mm轴式C0-C0机车总重138t−1+3%t（23t轴重）150t−3+1%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≤4770mm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+100mm3.5.1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3.6.2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•TCMS:有300条故障记录可储存。•LCDM:有200条故障记录可储存。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•23t轴重时，当机车速度小于等于10km/h时，机车最大牵引力限制520kN；当货运机车速度大于10km/h小于等于70km/h（客运机车为62km/h）时，货运机车最大牵引力限制按线段F=544.8-2.48V（客运机车按F=544.8-2.85V）线性限制（V为机车速度），机车进入加速区；当货运机车速度大于70km/h（客运机车速度大于62km/h）时，货运机车最大牵引力限制按曲线F=25920/V（客运机车按曲线F=23040/V进行限制，直到机车进行120km/h速度限制为止，此区段为机车功率限制区。•25t轴重时，当机车速度小于等于10km/h时，机车最大牵引力限制为570kN；当机车速度大于10km/h小于等于65km/h时，机车最大牵引力限制按线段F=600.9-3.09V线性限制（V为机车速度），机车进入加速区；当机车速度大于65km/h时，机车最大牵引力限制按曲线F=25920/V进行限制，当机车速度达到120km/h时，进行速度限制，此区段为机车功率限制区。车速度大于10km/h小于等于65km/h时，机车最大牵引力限制按线段F=600.9-3.09V线性限制（V为机车速度），机车进入加速区；当机车速度大于65km/h时，机车最大牵引力限制按曲线F=25920/V进行限制，当机车速度达到120km/h时，进行速度限制，此区段为机车功率限制区。4.0机车制动特性•4.1.123t轴重时，机车最大电制动力限制为370kN；机车速度从15～5km/h按限制线性下降至0；当货运机车速度大于70km/h（客运机车速度大62km/h）时，货运机车最大制动力按曲线F=25920/V（客运机车按曲线F=23040/V）进行限制，此区段为机车功功率限制区。•4.1.225t轴重时，机车最大电制动力限制为400kN；机车速度从15～5km/h按限制线性下降至0；当机车速度大于65km/h时，机车最大电制动力F=25920/v进行限制，此区段为机车功率限制区。1.1设备配置•HXD3C型客货通用电力机车为交流传动六轴干线客、货两用电力机车，采用大功率异•步牵引电机、大容量牵引变压器、单轴控制、IGBT元件组成的水冷变流器、微机网络控•制系统、轮盘制动、独立通风冷却等技术，机车牵引功率7200kW、列车供电功率800kW，•适应中国铁路使用环境。机车正常使用寿命30年。•HXD3C型客货通用电力机车以HXD3型货运电力机车技术平台为基础，借鉴HXD3B•型电力机车先进成熟技术和SS9型电力机车列车供电技术。机车主要部件技术来源如下：•项目技术来源项目技术来源•车体车体车体车体制动系统制动系统制动系统制动系统•底架HXD3风源借鉴HXD3B•侧墙借鉴HXD3制动控制HXD3•司机室借鉴HXD3B基础制动HXD3•顶盖借鉴HXD3B双管供风借鉴SS9•转向架转向架转向架转向架通风系统通风系统通风系统通风系统•牵引方式HXD3复合冷却器HXD3•驱动装置HXD3牵引通风机借鉴HXD3B•构架HXD3机车总体机车总体机车总体机车总体•轮缘润滑装置借鉴HXD3B空调借鉴HXD2•电气系统电气系统电气系统电气系统前照灯借鉴HXD3B•高压电器借鉴HXD3B副照灯借鉴HXD3B•变流器HXD3车门及锁HXD3•变压器HXD3+供电绕组布线借鉴HXD3B•牵引电机HXD3布管借鉴HXD3B•辅助变流器HXD3•辅助滤波柜HXD3•TCMSHXD3•蓄电池HXD3B•充电器借鉴HXD3B•列车供电柜借鉴SS9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。机械室设备布置•1端设备室紧邻1端司机室，内部布置有牵引通风机、蓄电池充电装置、蓄电池柜、滤波装置、微机柜（TCMS柜）、控制电器柜、空压机、干燥器、高压电器柜、列车供电柜（客运机车）。•2端机械室紧邻2端司机室，内部布置有牵引通风机、卫生间、空压机、主风缸、辅助风缸、干燥器、制动屏柜、列车供电柜（客运机车）。•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，降低维修成本，提高机车的可靠性。受电弓PG1、PG2•采用两架适用于200km/h以下的单臂受电弓，受电弓的控制上设置了受电弓升/降扳键开关。•司机将受电弓扳键开关SB41（SB42）置于“前”或“后”位，如果机车辅助风缸压力低于480kPa即压力开关KP58在断开状态，则机车辅助压缩机自动开始打风，待风压达到735kPa时，辅压机停止打风，受电弓升起；如果压力开关KP58在闭合状态，则受电弓直接升起。当受电弓升起后，操作台上的网压表PV1（PV2）可显示当前原边网压，同时微机显示屏上也有原边网压显示和受电弓升起指示。•注：1）当辅助风缸压力不满足升弓要求时，也可在发出升弓指令之前，直接到空气管路柜前按下SB97按钮，使KMC1闭合，辅助压缩机U80直接起动，对辅助风缸进行打风。•2）TCMS自动控制辅助压缩机运行时间不超过10分钟,再次投入工作需间隔20分钟。高压隔离开关QS1、QS2•采用两台电空控制方式的高压隔离开关。当高压隔离开关处于隔离位时，动触头端自动接地，确保故障端受电弓可靠接地，同时保证高压柜内部安全可靠。可通过控制电器柜上的隔离开关SA96，将其打至对应隔离位，通过TCMS发出指令来控制相应的电空阀，实现高压隔离开关的开闭操作，以切除故障的受电弓，同时