和谐型电力机车(张黎)

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1、第 1 页共页第 1 页共页起始屏起始屏和谐型电力机车铁道科学研究院张 黎第 2 页共页第 2 页共页总目录总目录目录目录1. 现代电力机车的技术特点2. HXD3型电力机车3. HXD1型电力机车4. HXD2型电力机车1. 现代电力机车的技术特点2. HXD3型电力机车3. HXD1型电力机车4. HXD2型电力机车第 3 页共页第 3 页共页现代机车的技术特点现代机车的技术特点现代机车传统机车现代机车传统机车 1. 传动方式交流传动直流传动传动方式交流传动直流传动 2. 变流系统采用变流系统采用IGBT器件的晶闸管相控整流器 四象限变流器器件的晶闸管相控整流器 四象限变流器 + 电机逆变

2、器电机逆变器 3. 牵引电机三相交流异步电机直流电机 制造简单牵引电机三相交流异步电机直流电机 制造简单,坚固耐用制造复杂坚固耐用制造复杂,费工费料 无机械换向器机械换向器费工费料 无机械换向器机械换向器 -消除环火故障消除环火故障- 运用中易发生环火运用中易发生环火 -起动时无烧损起动时无烧损-起动时可能发生烧损起动时可能发生烧损 -无电刷维修无电刷维修-需要维修电刷需要维修电刷 -接地故障大大减少接地故障大大减少-接地故障较多 鼠笼转子接地故障较多 鼠笼转子,消除绝缘故障 转子带绝缘绕组消除绝缘故障 转子带绝缘绕组第 4 页共页第 4 页共页现代机车的技术特点现代机车的技术特点现代机车传统

3、机车现代机车传统机车 3. 牵引电机三相交流异步电机直流电机 适于风沙雨雪恶劣环境需要经常维护、检修 维护费用低维护费用高 起动力矩大，时间长起动力矩较低牵引电机三相交流异步电机直流电机 适于风沙雨雪恶劣环境需要经常维护、检修 维护费用低维护费用高 起动力矩大，时间长起动力矩较低,时间短 转速高转速低 重量轻时间短 转速高转速低 重量轻,功率大重量大功率大重量大, max. 1800kW max. 1000kW 4. 辅助电源辅助电源IGBT逆变器旋转式劈相机 变频调速逆变器旋转式劈相机 变频调速,节能运行单一频率 软启动受网压波动影响 冗余供电节能运行单一频率 软启动受网压波动影响 冗余供电

4、第 5 页共页第 5 页共页现代机车的技术特点现代机车的技术特点现代机车传统机车现代机车传统机车 5. 控制系统车载计算机网络模拟控制系统车载计算机网络模拟-数字混合控制 完善的自诊断系统初级水平的故障检测数字混合控制 完善的自诊断系统初级水平的故障检测 6. 网侧性能网侧性能cos=1 cos=0.9 功率因数接近于 等效干扰电流功率因数接近于 等效干扰电流 Jp1.5A Jp27A 7. 电制动性能再生制动电阻制动 主电路结构不变主电路结构改变 牵引电制动性能再生制动电阻制动 主电路结构不变主电路结构改变 牵引-再生制动平滑转换 能量反馈电网能量消耗在电阻上 制动力大再生制动平滑转换 能量

5、反馈电网能量消耗在电阻上 制动力大,且可制停制动力线性下降 制动功率与牵引功率相同且可制停制动力线性下降 制动功率与牵引功率相同第 6 页共页第 6 页共页现代机车的技术特点现代机车的技术特点现代机车传统机车现代机车传统机车 8. 粘着利用粘着最佳利用空转粘着利用粘着最佳利用空转/滑行保护 滑行保护 0.4 0.36 9. 恒功率范围宽窄恒功率范围宽窄 2.53 1.4 1.7 10.网压波动范围网压波动范围1731kV 1929kV 11.控制方式轴控控制方式轴控/架控架控架控架控 12.结构特点模块化、标准化、非模块化 统一技术平台 西门子结构特点模块化、标准化、非模块化 统一技术平台 西

6、门子EuroSprinter(欧洲短跑者欧洲短跑者) 庞巴迪庞巴迪TRAXX系列 阿尔斯通系列 阿尔斯通PRIMA系列系列第 7 页共页第 7 页共页机车传动系统机车传动系统机 车 传 动 系 统机 车 传 动 系 统第 8 页共页第 8 页共页交流传动电力机车电气、电子设备交流传动电力机车电气、电子设备交流传动电力机车电气、电子设备交流传动电力机车电气、电子设备第 9 页共页第 9 页共页HXD3型交流传动电力机车型交流传动电力机车HXHXD D3 3型电力机车型电力机车第 10 页共页第 10 页共页HXD3型交流传动电力机车概述型交流传动电力机车概述概 述概 述HXHXD D3型3型交流

7、传动电力机车是由大连机车车辆有限公司与日本东芝公司联合研发的新型大功率6轴货运机车，主要用于铁路干线牵引重载列车和快捷货物列车，具有功率大、恒功率速度范围宽、粘着性能好、效率高、能源消耗低等特点，可满足我国铁路重载、快捷货物运输的需要。交流传动电力机车是由大连机车车辆有限公司与日本东芝公司联合研发的新型大功率6轴货运机车，主要用于铁路干线牵引重载列车和快捷货物列车，具有功率大、恒功率速度范围宽、粘着性能好、效率高、能源消耗低等特点，可满足我国铁路重载、快捷货物运输的需要。第 11 页共页第 11 页共页HXD3型电力机车技术特征型电力机车技术特征机车主要技术特征：机车主要技术特征：（1）电传动

8、系统采用下悬安装方式的多绕组变压器， IGBT水冷变流机组，1250kW异步牵引电动机。机车具有 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）辅助电气系统采用2组辅助变流器，分别提供VVVF和 CVCF三相辅助电源。对辅助机组进行分类供电，系统冗 余性强，一组辅助变流器发生故障后可以由另一组辅助 变流器采用CVCF方式对一台压缩机及其它辅助机组供 电； （3）采用微机网络控制系统，实现了机车特性控制、逻 辑控制、自诊断功能和机车的网络重联功能，并具有信 息储存和转储功能；（1）电传动系统采用下悬安装方式的多绕组变压器， IGBT水冷变流机组，1250kW异步

9、牵引电动机。机车具有 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）辅助电气系统采用2组辅助变流器，分别提供VVVF和 CVCF三相辅助电源。对辅助机组进行分类供电，系统冗 余性强，一组辅助变流器发生故障后可以由另一组辅助 变流器采用CVCF方式对一台压缩机及其它辅助机组供 电； （3）采用微机网络控制系统，实现了机车特性控制、逻 辑控制、自诊断功能和机车的网络重联功能，并具有信 息储存和转储功能；第 12 页共页第 12 页共页HXD3型电力机车技术特征型电力机车技术特征机车主要技术特征：机车主要技术特征： （4）总体设计采用高度集成化、模块化的设计思路，电

10、 气系统与空气系统分布布局。采用了规范化司机室的设 计理念； （5）采用带有中梁的、整体承载的框架式车体结构，有 利于提高机车车体的强度和刚度； （6）转向架二系支承采用高圆螺旋弹簧，牵引电机采用 滚动抱轴承半悬挂结构，采用轮盘制动、整体轴箱及低 位牵引等技术； （7）采用独立通风冷却技术； （8）采用了克诺尔集成化的空气制动系统，在司机室具 有制动系统显示、故障查询和故障存储功能（4）总体设计采用高度集成化、模块化的设计思路，电 气系统与空气系统分布布局。采用了规范化司机室的设 计理念； （5）采用带有中梁的、整体承载的框架式车体结构，有 利于提高机车车体的强度和刚度； （6）转向架二系支承

11、采用高圆螺旋弹簧，牵引电机采用 滚动抱轴承半悬挂结构，采用轮盘制动、整体轴箱及低 位牵引等技术； （7）采用独立通风冷却技术； （8）采用了克诺尔集成化的空气制动系统，在司机室具 有制动系统显示、故障查询和故障存储功能第 13 页共页第 13 页共页HXD3型电力机车技术参数型电力机车技术参数主要技术参数主要技术参数轨距1435 mm轨距1435 mm 轴式CoCo轴式CoCo 机车重量138 t（23t轴重） 150 t（25t轴重）机车重量138 t（23t轴重） 150 t（25t轴重） 轴重（232）t轴重（232）t 电流制单相交流25kV/50Hz电流制单相交流25kV/50Hz

12、满功率运行网压22.5 kV至31kV满功率运行网压22.5 kV至31kV 电传动方式交直交传动、轴控电传动方式交直交传动、轴控 机车额定功率（持续制）7200 kW机车额定功率（持续制）7200 kW 机车效率0.85机车效率0.85 功率因数0.98功率因数0.98 等效干扰电流2 A等效干扰电流2 A 起动牵引力520 kN（23t轴重） 570 kN（25t轴重）起动牵引力520 kN（23t轴重） 570 kN（25t轴重） 持续牵引力（半磨耗）370 kN（23t轴重） 400 kN（25t轴重）持续牵引力（半磨耗）370 kN（23t轴重） 400 kN（25t轴重）第 14

13、页共页第 14 页共页HXD3型电力机车技术参数型电力机车技术参数主要技术参数主要技术参数持续速度70 km/h（23t轴重 65 km/h（25t轴重）持续速度70 km/h（23t轴重 65 km/h（25t轴重） 最高运营速度120km/h最高运营速度120km/h 恒功率速度范围（机车在牵引工况下）70120 km/h（23t轴重） 65120 km/h（25t轴重）恒功率速度范围（机车在牵引工况下）70120 km/h（23t轴重） 65120 km/h（25t轴重） 电制动方式再生制动电制动方式再生制动 电制动功率（轮周）7200 kW（70120km/h） （23t轴重） 720

14、0 kW（65120km/h） （25t轴重）电制动功率（轮周）7200 kW（70120km/h） （23t轴重） 7200 kW（65120km/h） （25t轴重） 最大电制动力370 kN（1570km/h） （23t轴重） 400 kN（1565km/h） （25t轴重）最大电制动力370 kN（1570km/h） （23t轴重） 400 kN（1565km/h） （25t轴重） 基础制动方式轮盘制动+储能制动基础制动方式轮盘制动+储能制动 紧急制动距离800m （23t轴重） 900m （25t轴重）紧急制动距离800m （23t轴重） 900m （25t轴重）第 15 页共页第

15、15 页共页HXD3型机车总体布置型机车总体布置机 车 总 体 布 置机 车 总 体 布 置第 16 页共页第 16 页共页HXD3型机车牵引型机车牵引/再生制动特性再生制动特性(23t)HXD3型机车牵引型机车牵引/再生制动特性再生制动特性(23t轴重轴重)第 17 页共页第 17 页共页HXD3型机车牵引型机车牵引/再生制动特性再生制动特性(25t)HXD3型机车牵引型机车牵引/再生制动特性再生制动特性(25t轴重轴重)第 18 页共页第 18 页共页HXD3型机车主电路型机车主电路HXHXD D3型机车主电路3型机车主电路第 19 页共页第 19 页共页HXD3型机车辅助系统型机车辅助系统HXHXD D3型机车辅助系统3型机车辅助系统第 20 页共页第 20 页共页HXD3型机车牵引变流器技术参数型机车牵引变流器技术参数牵引变流器主要技术参数牵引变流器主要技术参数 额定输入电压1450V/50Hz额定输入电压1450V/50Hz 额定输入电流927A额定输入电流927A 中间回路电压DC 2800V中间回路电压DC 2800V 额定输出电压2150V额定输出电压2150V 额定输出电流380A额定输出电流380A 最大输出电流520A最大输出电流520A 冷却方式水冷冷却