SIRIO系列100%低地板现代有轨电车 配置TramWave地面供电系统 实现非架空接触网供电模式
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2009年06月30日机车技术

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HXD3型货运电力机车总体介绍

HXD3型电力机车是由中国北车集团大连机车车辆有限公司与日本东芝公司于2001年起合作研制的大功率交流传动货运电力机车。

一、HXD3型电力机车主要特点
1.1 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。
1.2 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。
1.3 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。
1.4 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。
1.5 车体的主要作用是承受上部载荷和传递机车牵引力;同时车体又是机车各动力机组和设备的安装基础;并要为乘务人员提供工作场所,因此,要求为乘务员提供良好的工作环境的同时,更为重要的是要求车体钢结构具有足够的强度和刚度。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。
1.6 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。
1.7 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。
1.8 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。
1.9 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。
1.10 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。

二、机车主要技术性能指标
2.1 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。
2.2 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/h~120km/h(25t轴重)
                                                   70km/h~120km/h(23t轴重)
2.3 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)
最大电制动力                            370kN(15km/h~70km/h)   (23t轴重)
                                           400kN(15km/h~65km/h)(25t轴重)
2.4 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)
2.5 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)                                        880±10mm
排障器距轨面高度                                                   110±10mm
2.6 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
2.7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。 
2.8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)

三、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。
3.1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。
3.2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。)

四、机车冷却系统
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

五、机车主要部件介绍
5.1 真空断路器结构特点及优点
真空断路器以真空作为绝缘介质和灭弧介质,利用真空状态下的高绝缘强度和电弧高扩散能力形成的去游离作用进行灭弧的。电弧熄灭后,介质强度恢复速度特别高。
与空气断路器相比,它具有结构简单、工作可靠、分断容量大、动作速度快、绝缘强度高等诸多优点。另外,真空灭弧室不需要检修,整机检修工作量小,维修方便。
5.2 主变压器特点
5.2.1 高压引线采用法国NEXANS公司的端子。在低压套管出线装置中采用了新型合成树脂的出线装置,具有安装拆卸方便,可靠及使用寿命长的特点。
5.2.2虑到了机车的使用环境,提高了变压器的抗振性能,所以该变压器具有抗震、耐久的特点。
5.2.3温度计等需要经常检测及保养的部件装配在油箱侧面,以便于进行维护保养、检查。
5.2.4将通过强大电流的低压出线装置分别安装在主变流器最近处,使其间连线最短。
5.3 变流装置
每台机车装有两台变流装置,每台变流装置内含有三组牵引变流器和一组辅助变流器,使其结构紧凑,便于设备安装。
牵引变流器采用强制循环水冷方式。这种方式具有冷却效果好、无污染、重量轻、结构上维修方便等特点。
冷却液采用亚乙基二醇纯水溶液,确保在-40℃时不冻结。
另外,牵引变流器的冷却液和主变压器(Mtr)的冷却油经过复合冷却器循环,依靠复合冷却器风机进行强制风冷。
每组牵引变流器由一个四象限和一个逆变器组成。整流器单元使用了模块化IGBT元件,采用脉宽调制(PWM)方式、两点式电压型,通过高次谐波整流和错开各组控制载波的相位,从而降低高次谐波和提高功率因数。
逆变器单元同整流器单元一样使用模块化IGBT元件、实现单元的标准化。
通过采用IGBT元件和32bit高速演算控制装置的配合,采用矢量控制方式,来实现电机转矩的控制,达到快速响应,提高粘着利用率和实现空转滑行保护控制。
辅助变流器APU是辅助电动机供电电路的核心。APU向牵引通风机电机和压缩机电机等辅助机器供给三相交流电,具有变压变频(VVVF)控制和恒压恒频(CVCF)两种控制方式。两台复合冷却器风机和六台牵引通风机电机为了确保适应机车状况的冷却风量和降低运转声音,按照VVVF控制模式进行设定。
APU通过使用IGBT的PWM整流器单元把从主变压器三次线圈供电的交流电转换为恒定电压的直流电,再供给由IGBT构成的逆变器单元,通过逆变器转换为三相交流。
辅助变流器(APU)单独采用强制风冷方式。
机车共设有两套辅助变流器UA11、UA12。在正常情况下辅助变流器UA11、UA12全部工作,基本上以50%的额定容量工作,辅助变流器UA11工作在VVVF方式,辅助变流器UA12工作在CVCF方式,分别为机车辅助电动机供电。当某一套辅助变流器发生故障时,不需要切除任何辅助电动机,另一套辅助变流器可以承担机车全部的辅助电动机负载。此时,该辅助变流器按照CVCF方式工作,从而确保机车辅助电动机供电系统的可靠性。
5.4 复合冷却器 
复合冷却器的型号为FL220,复合型全铝合金板翅式高效冷却结构,上部为水散热器,用于冷却变流器,下部为油散热器,用于冷却主变压器。
全铝合金板翅式结构的油冷却器,具有每单位容积的传热面积大,性能优良,体积小,重量轻的优点。
空气冷却复合冷却器时,会在冷却器芯子的波纹形散热片上积留灰尘,灰尘过厚将影响散热效果,因此,在每一次中修时,均需要清洗冷却器芯子。
在堵塞严重时应进行水洗或用水蒸气进行清洗。

来源:http://yaoyao596.blog.163.com/blog/static/57750982009317858445/

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该日志于2009-06-30 13:40由 Zac 发表在机车技术分类下, 留言已关闭,但你可以将这个日志引用到你的网站或博客。

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