HXD3型交流传动电力机车.ppt
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1、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。HXD3型电力机
2、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
3、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。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在22.5kV31kV之间时,机车能发挥额定功率,在22.5kV17.5kV和17.5kV17.2kV范围内机车功率按不同斜率线性下降,在17.2k
4、V时功率为零;在31kV31.3kV范围内机车功率线性下降至零。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)400 kN(25t轴重)恒功率速度范围 65km/h120km/h(25t轴重)70km/h120km/h(23t轴重)机车主要技术性能指标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/h120km/h)(23t轴重)
5、7200kW(65km/h120km/h)(25t轴重)最大电制动力 370kN(15km/h70km/h)(23t轴重)400kN(15km/h65km/h)(25t轴重)机车主要技术性能指标4、主要结构尺寸 轨距 1435mm轴式 C0-C0机车总重 138t%t(23t轴重)150t%t(25t轴重)轴重 23+2 t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)11
6、50mm(全磨耗)受电弓落下时,滑板顶面距轨面高度 477530mm 受电弓滑板距轨面的工作范围 52006500mm车钩中心线距轨面高度(新轮)88010mm排障器距轨面高度 11010mm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额定工况的调制度。,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
7、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 800m(23t轴重)900m(
8、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: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F80kN;机车特性控制控制要求:控制要求:1)23时的牵引力计算时的牵引力计算(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)机车特性控制
9、控制要求:控制要求:1)23时的牵引力计算时的牵引力计算(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)以上(1)(3)中,最小值成为输出扭矩值。机车特性控制大功率交流传动电力机车牵引特性控制曲线(23t轴重)机车特性控制2)25时的牵引扭矩计算时的牵引扭矩计算(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)=2
10、6000/速度(公里/小时)机车特性控制2)25时的牵引扭矩计算时的牵引扭矩计算(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。机车特性控制大功率交流传动电力机车牵引特性控制曲线(25t轴重)机车特性控制2、制动特性 制动特性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=10 km/h;机车特性控制控制要求:23时的制动扭矩计算时的制动扭矩计算(1)速度 70公里/小时换级触点为1N输出扭矩值(kN)=(33.
11、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。机车特性控制23时的制动扭矩计算时的制动扭矩计算(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。C)输出扭矩值在
12、上文“a”和“b”中,最小值成为输出扭矩值。机车特性控制大功率交流传动电力机车制动特性控制曲线(大功率交流传动电力机车制动特性控制曲线(23t轴重)轴重)机车特性控制25时的制动扭矩计算时的制动扭矩计算(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。机车特性控制25时的制动扭矩计算时的制动扭矩计算(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)
13、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。机车特性控制大功率交流传动电力机车制动特性控制曲线(25t轴重)机车设备布置机车外形图1END司机室2END司机室顶盖上装置机械室底板下装置机车设备布置 机车设备布置机车设备布置 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
14、侧设有主变流装置、通风机、压缩机等设备。在车体下设有2台3轴的转向架及主变压器,在顶盖上设有高压电器。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、检修和部件的互换等。机车设备布置机车主要部件分布图机车设备布置机车设备布置机车设备布置1、司机室设备布置司机室设备布置司机室内设有操纵台、八灯显示器、司机座椅、端子柜、热水器、紧急放风阀、灭火器等设备。司机室顶部设有空调装置(冷热)、风扇、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
15、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。机车设备布置机车设备布置 2、机械室设备布置、机械室设备布置1端设备室紧邻1端司机室,内部布置有主电动机通风机、更衣箱、卫生间、蓄电池充电装置、蓄电池柜、滤波装置、微机及监控柜(TCMS&ATP柜)、控制电器柜、综合通信柜。2端机械室紧邻2端司机室,内部布置有主电动机通风机、空压机、主风缸、辅助风缸、干燥器、制动屏柜。在I端设备室和II端设备室之间设有中央机械室内,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。机车设备布置机车设备布置3、车顶设备布置、车顶设备布置车顶设备配置分布在顶盖由3个顶盖上,1端顶盖、2端顶
16、盖配置有受电弓,中央顶盖上配置有高压隔离开关、高压电压互感器、真空断路器、避雷器、接地开关等高压电器。在中央顶盖上设有检修升降口,由此上车顶进行检修和维修作业。(为确保安全,天窗设置钥匙联锁装置。)机车设备布置机车设备布置4、车下设备布置、车下设备布置车下设备在机车中部悬挂主变压器,以变压器为中心对称布置的2台转向架。在转向架上配置有主电机等设备。另外还配置了动车插座、辅助控制电路外接电源插座、行灯插座、机车电子标签、速度传感器和轴温传感器等设备。机车设备布置机车设备布置主要设备布置设计考虑主要设备布置设计考虑 HXD3型机车设备布置是根据下述a)c)的理念决定设备配置而进行设计的。a)因为H
17、XD3型机车为大功率交流传动电力机车,考虑将主电动机驱动控制相关的1台主变压器(Main Transformer:MTr(TM1))以及2组主变流装置(CONVERTER/INVERTER:(UM1,UM2))配置在机车心脏部位的机车中央部位。质量较重的主变压器悬挂安装在车体下中央部位,主变流装置设置在机械室中央通道的两侧(各1台)。机车设备布置主要设备布置设计考虑主要设备布置设计考虑b)为了同时对主变压器以及主变流装置进行冷却,在尽可能近的部位设置由轴流通风机和冷却器构成的2组复合冷却器(Combined Cooling Tower:CCT(MA17,MA18))、连接配管,以尽可能有效地进
18、行冷却。为了使机车前后、左右平衡,以机车中央为中心设置质量较大的主变压器、主变流装置、复合冷却装置。c)为了大功率主电动机(MM(MA11MA16)的冷却,设置有单独的轴流通风机。通风机设在机车机械室地板支架上,由风道向主电动机送风。机车设备布置主要部件设备布置考虑主要部件设备布置考虑1)主变压器的设备配置主变压器的设备配置a)主变压器油箱(Tank)内部线圈(Coil)的前后两侧设有隔板(Separator),将其分割成2室。因为将其分为2室,所以冷却油只集中在发热的线圈部位进行冷却,从而提高了冷却效果。b)主变压器的2次线圈侧的端子 类部件也互相隔开不连通,配置 在主变压器的中央部位。即将
19、主 变压器的2次端子设置在 主变压器的中央部位 机车设备布置2)主变流装置的设备配置主变流装置的设备配置a)主变流装置的输入端子部位最好能直接连接在主变压器的2次端子上。主变压器的2次端子的排列方法(排列顺序)和主变流装置的主回路端子的排列方法(排列顺序)要一致。机车设备布置3)主变流装置的设备配置主变流装置的设备配置b)CCT和主变流装置相连接的牵引控制系统是左右配置的。机车设备布置4)顶盖布置)顶盖布置 顶盖分为两个端部部分、中央部分,即3部分可拆卸的顶盖。两端拆卸顶盖:在装受电弓(Pantograph)的顶盖上,两端均为相同设计。中央拆卸顶盖:在保护主变流装置和CCT部的顶盖部位,车顶上
20、设置有高压电器设备。(受电弓高压隔离开关(Pantograph Disconnection Switch)、高压电压互感器(Potential Transformer),真空断路器(带接地开关)(VCB)、避雷器(Arrestar)、高压电缆(Cable Head))机车设备布置5)其它装置及机器类设备的设置其它装置及机器类设备的设置 各装置和机器类设备根据功能和电压分区进行集中设置。a)在在1END侧集中设置低压、控制类设备。侧集中设置低压、控制类设备。在END侧集中设置有TCMS、低压电器部件、ATP等设备。如此设置有利于下述、所示内容。装置间的布线尽量减到最短,方便布线。使特别高压高压低
21、压传送信号类等各种配线不混淆、提高可靠性,从而使故障、错误操作降低到最小限度。机车设备布置b)在在2端(端(2end)集中设置空气制动设备。)集中设置空气制动设备。在2端考虑到空气流动以及功能等问题,集中设置了空压机(compressor)、空气干燥器(air-dryer、风缸(Air-Reservoir)、空气管路柜(Brake Unit Panel)等。如此设置有利于下述所示内容。使配管尽量减到最短,以便于布管作业。为了不影响部件的配线及其功能,尽量减少不必要的交叉配管。尽量组合成单元,以提高作业效率。机车设备布置c)在两端的顶盖上设置主电机冷却风进风口在两端的顶盖上设置主电机冷却风进风口
22、HXD3型机车利用两端拆卸顶盖的进风口吸入主电动机冷却风。车体和顶盖的界限在车体肩部斜面的下方,有利于下述所示内容。车体侧面不设进风口,以提高车体作业的效率。因为构造较为复杂的进风口只限定在顶盖上,在提高工作效率的同时,有利于提高车体强度。并且有利于减少车体腐蚀。车体上部的开口面积变大,便于主变换装置等大型设备的进出。机车冷却系统HXD3型电力机车的冷却系统的构成型电力机车的冷却系统的构成 主要包括主变压器系统冷却、主变流装置系统冷却、牵引电动机冷却、辅助电源装置冷却、空气压缩机的冷却及包括卫生间通风及车内换气等机车冷却系统机车冷却系统机车冷却系统冷却系统设置及特点冷却系统设置及特点1)6台牵
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