第一章论述电力机车由牵电动机驱动车轮的机车电力机车因为所需电能由电气化供电系统的接触网 或第三轨供运行中的电力机车给，所以是一种非自带能源的机车电力机车具有功率大、过 载能力强、牵引力大、速度快、整备作业时间短、维修量少、运营费用低、便于实现多机牵 引、能采用再生制动以及节约能量等优点使用电力机车牵引车列，可以提高列车运行速度 和承载重量，从而大幅度地提高铁路的运输能力和通过能力在 2006 年“和谐型”系列交流电力机车投产以前，中国铁路普遍缺乏大功率电力机车随 着近年中国经济持续增长，铁路货运需求也随之增加，铁道部有见及此，便需要订购能单机 牵引 5,000-5500 吨货物的大功率机车，以应付货运需求大连机车于 2001 年起就开发大功率交流传动货运电力机车进行研究，由于当时中国缺乏 制造IGBT VVVF牵引逆变器等技术，因此大连机车选择与日本东芝合作研制新型机车，并 于2002年9月成立合资公司，东芝提供机车的牵引逆变器及控制系统这款机车使用了 Co-Co六轴，即前後各一三轴转向架、每轴装有一台1,200 kW交流牵引 电动机，整车输出功率为7,200 kw首台原型车编号SSJ3-0001,于2003年年底完成，2004 年4月26日由大连厂房驶出，前往北京铁道科学研究院环形线进行试验，试验于7月4日 完成，及后这辆机车一直待在环铁至今。
济南铁路局自配属以来，本人开始转型，学习 HXD3 电力机车，在工作中，对机车运行 途中容易发生的一些问题，进行了分析，通过查阅大量专业资料、期刊等，对常见的几个故 障进行了分析，并提出改进方法，希望对广大乘务员在工作中对于故障的处理能力能够有所 提高第二章 HxD3 型大功率交流传动货运电力机车特点2.1 机车简介及特点2.1.1 总体及设备布置机车轮周功率7 200 kW,轴重25 t,轴式为Co-Co采用交直交电气传动，最高运行速 度为120km/h机车牵引采用恒牵引力、准恒速控制，恒功率调节，电制动为再生制动 采用微机网络控制系统，实现逻辑控制和故障自诊断功能采用独立牵引通风冷却基础制 动采用轮盘制动，空气制动系统为集成化气路结构，具有电空制动功能2.1.2主电路特点机车采用DSA200型受电弓和真空主断路器前后受电弓分别设有一个气动隔离开关，当 出现弓网故障后，可迅速隔离故障的车顶电路机车主电路增设了一个检测精度较高的电流 互感器，利用其向微机控制系统和电度表提供电流信号机车采用l 250 kw大转矩三相异步 牵引电动机牵引变压器绕组分为1个一次侧绕组、 6个牵引绕组和2个辅助绕组。
每个牵引绕组对应一 个主变流器，主变流器按照转向架划分为2组，即MPUl、MPU2, MPU结构布置见图2每个主 变流器独立地向 1台牵引电动机供电主变流器由冷却液(水与乙二醇的混和物)循环冷却主变流器工作可划分为单相整流--中间直流--三相逆变3个环节，电路由工作接触器、充 电接触器、充电电阻、四象限整流器、中间直流环节、逆变器和保护电路构成四象限整流 器和逆变器均由IGBT模块构成，中间直流环节中含有容量大的支撑电容机车再生制动时， 逆变器工作在整流状态，整流器工作在逆变状态，将电能回馈电网2.1.3辅助电路特点机车2个辅助变流器APul、APU2由牵引变压器的2个辅助绕组供电，通过单相整流一中间直 流--三相逆变3个环节向辅助三相异步电动机供电辅助变流器采用风冷技术辅助电机由 空气断路器进行过流保护，辅助变流器输出电路设有LC滤波装置辅助变流器APU1采用变压变频(2—380 v/0. 2—50 Hz)的方式对6台牵引通风机电机和2 台冷却塔风机电机供电辅助变流器API『2采用恒压恒频(380 v，50 Hz)的方式对2台空压 机电机、 2台牵引变压器油泵电机、司机室空调、 2台主变流器水泵电机和2台辅助变流器风 机供电。
辅助电源系统有冗余，当任何一组辅助变流器发生故障，另外一组可以通过闭合辅 助电路转换接触器，向所有的辅助电机供电，此时辅助变流器工作在恒压恒频状态辅助变流器中间直流环节同时向110 V电源模块PSu提供650 V的直流电源2.1.4微机控制系统特点机车控制监视系统，简称TCMs,可以实现以下功能：根据司机指令完成对机车逻辑控制、 主变流器及牵引电机控制、辅助变流器控制、牵引特性控制、制动特性控制、定速控制、半 自动过分相控制，机车运行状态显示，具备故障保护、显示、记忆，并在一定程度上可以自 动排除、切换故障定速控制时，当机车实际速度高于目标设定速度2km/h时进行电气制动，低于目标设定速 度2 km/h时进行牵引TCMS主控单元采用32位CPU，配置上为双机热备冗余TCMS起主导控制作用，将指令以通 信的方式发送给MPU控制单元、APU控制单元、PSU控制单元，并将各种信息送显示屏显示 TcMs同时实现与机车制动系统CCB. II、监控装置LXI2000之间的数据通信，MPu控制单元采用矢量控制方式，实现对牵引电动机转矩的控制，提高粘着利用率和实现 空转滑行保护功能矢量控制能有效地降低谐波和提高功率因数。
2.1.5 空气制动系统特点机车装有2台螺杆式空气压缩机，当总风缸气压低于825 kPa时靠近操纵端的空压机工作， 当总风缸气压低于750 kPa时2个空压机工作，当总风缸气压高于900 kPa时空压机停止工作 空气干燥器为双塔式，一塔干燥，一塔再生，双塔交替进行干燥器不管季节和环境变化， 均能稳定工作，且节约安装空间弹簧停车装置代替了以往的手制动机，安装于机车第一、第六轮对，通过作用于所在轮对 的基础制动装置，实现充风压缩弹簧缓解、排风制动的功能基础 制动装置为轮盘制动微机控制制动系统CcB. II将26L型制动机和电子空气制动设备兼容，包括制动显示屏、电 一空控制单元、集成处理器模块、电子制动阀和继电器接口模块CCB—II具有故障诊断和记录功能空气防滑系统wSP包括控制单元、速度传感器、防滑电磁阀等3部分，通过控制防滑电磁阀 逐渐排放制动缸内压缩空气，消除轮对滑行轮对滑行结束后，WSP再次实施制动技术指标：传动方式交直交轴式Co-Co轴重23+21总重 138t （+3%, -1%, 23t 轴重）150t （ +3%, -1%, 25t 轴重）轨距1435mm机车前后 轴中心距20846mm车体底架长度19630mm机车宽度3100mm机车高度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）受电弓滑 板工作范围5200mm~6500mm功率因数 （机车发挥10%以上功率时）三98%启动牵引力520kN（23t轴重）570kN（25t 轴重）最高速度120km/h持续功率7200kW持续速度70km/h（231轴重）65km/h（251 轴重）持续牵引力（半磨耗轮）370kN（231轴重）400kN（251 轴重）电制动方式-再生制动轴重）电制动功率 7200kW （65km/h 或 70km/h~120km/h） （231/251最大电制动力 370kN （ 65km/h~120km/h ） （ 231 轴重）400kN （70km/h~120km/h ） （251 轴重）第三章HXD3型电力机车DC110V电源装置原理及故障分析3.1 系统构成及工作原理HXD3型电力机车DC110V电源装置由蓄电池充电装置（简称PSU）和蓄电池组构成不间断的 110V直流控制电源。
PSU充电装置采用DC/DC变换技术，双组电源输入、双路冗余供电设 计输入电源来自辅助逆变器（简称APU）的中间直流750V电压，通过高频隔离变换，向机 车提供稳定的 DC110V 控制电压，同时与蓄电池并联，作为车载充电器，向蓄电池充电机车主控制系统（简称TCMS）控制两套PSU的工作顺序，监视PSU的工作状态，当其中一 组故障时，会自动转换到另一组供电PSU根据脉宽调制技术控制IGBT元件，将750V直流电压调制为单相脉冲电压，然后经过 高频变压器和整流器，最后滤波输出DC110V电压充电装置的工作过程为：APU开始工作 后，其中间直流回路的电压逐渐上升至750 V，控制电路检测到此电压并维持10 S，先闭合 CTT接触器，预充电回路投人工作，中间电容FC两端电压上升，延时3 S后预充电完成 触发晶闸管CHS,装置进入工作状态，输出IGBT门极信号，得到110 V直流电源APU停止 工作后，输入电压下降，当FC两端电压低于620 V时，装置也停止工作输出电压控制是双闭环控制系统，电压控制环起主要作用，电流控制环起辅助作用在恒 压阶段，输出电压的反馈值与基准电压比较后，确定一个输出波形至PWM发生器，产生IGBT 的门极控制信号；在恒流阶段，过程与恒压阶段类似，只是在电压比较器处多比较了一个“输 出电压降低值”的参数，这个值根据限流曲线生成，此时电流控制环的地位比电压控制环高， 起主导作用。
3.2 故障调查从2007—4—2008—12机车DCll0V电源装置共发生170起故障，故障比例（图1）及调查如 下3.2.1 电气线路 电气线路主要是机车控制电气及线路的组装工艺问题，经过后期整修之后基本稳定图 3-1 故障比例3.2.2 PSU 装置HXD3型电力机车对DCll0 V电源的品质要求非常高，机车控制电源欠压保护值为88 V， 不符合国内77V的惯用标准，蓄电池稍有亏电，PSU就会因瞬时充电电流大而保护TCMS、CI变流器、PSU等装置耗电量大，对工作电源的要求较高当电源〈100 V时，经 常会造成这些设备低压保护；在使用蓄电池供电时，又会经常造成蓄电池亏电保护PSU 设计缺陷，主要是电源、驱动、微机控制板、热稳定、检测、干扰等故障3.2.3 蓄电池蓄电池主要是安全阀的设计缺陷，造成部分蓄电池箱体爆裂；另外因机车乘务员使用不当， 也经常发生蓄电池过放电的现象3.3 原因分析3.3.1 蓄电池蓄电池防爆安全阀的设计缺陷，当电池箱体内工作压力上升时不能正常释压，造成箱体鼓 胀裂漏、变形，电池极柱漏液，极板老化加速，电池的容量下降蓄电池的状态正常时，PSU的充电电流控制在30 A以下。
一旦蓄电池发生过放电，PSU 的瞬时充电电流〉50A,充电器工作在限流区，加之机车负载的不稳定变化，IGBT被强制工 作在高频调整区，大负荷运行使器件发热量大，致使器件在满载和高温下损坏的频率增加机车在机务段内整备后没有及时关闭蓄电池，或长时间使用蓄电池供电检修，蓄电池过放 电；机车上线前没有认真检查蓄电池的放电情况，机车在亏电的状态下运行，造成PSU亏电 保护；机车运行在区间停电期间长时间使用蓄电池供电，造成电池组过放电HXD3 机车 DCll0V 低压保护值 88 V 在无网压只使用车内照明的情况下，蓄电池的放电电 流大约为17 A，相当于以0. 1C的速率放电，大约能维持4h,并使电压保持在90 V以上 如果加上车外照明（包括头灯、副灯、信号灯）、风扇、PSU、TCMS、2台牵引变流柜CI、CCB II制动机等设备时，放电速率更大，大约2 h就能使电压降至90 V以下，控制系统就会因 亏电而瘫痪此时无论采取何种方法，均不能继续充电，见图 2启用直流加热设备时，蓄电池放电电流大约为35A，即以0. 2C的速度放电，电池在1 h 内就会出现过放电的情况图 3-2 DCll0V 电源下降过程对机车牵引的影响蓄电池过放电后又没。