HXD3型电力机车专业知识.docx
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HXD3型电力机车专业知识
第二章HXD3型电力机车专业知识
第一节学习司机部分
1．试述HXD3型机车轴列式及其各符号的含义。
答：
HXD3型机车轴列式为C0—C0
其符号含义是：
“C”表示机车每台转向架为三条轴。
“0”表示每条轴上的牵引电机独立工作。
“—”表示两台转向架之间没有任何机械联系。
2．试述HXD3型机车电传动方式及其特点。
答：
电传动方式为交—直—交传动。
其特点是采用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。
3．HXD3型机车辅助变流器能分别提供哪两种辅助电源？
答：
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。
4．HXD3型机车辅助电气系统采用两组辅助变流器有什么优点？
答：
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。
5．HXD3型机车在满足哪些环境条件的同时，最大考虑到几组机车重联控制运行？
答：
在满足环境温度在-40℃～+40℃、海拔高度在2500m以下条件的同时，最大考虑到四组机车重联控制运行。
6．试述HXD3型机车功率发挥与接触网供电电压的关系。
答：
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。
7．简述HXD3型机车牵引性能参数。
答：
电传动方式交－直－交传动
持续功率7200kW
持续制速度65km/h（25t轴重）
最高速度120km/h
起动牵引力570kN（25t轴重）
持续牵引力（半磨耗轮）400kN（25t轴重）
恒功率速度范围65km/h～120km/h
（25t轴）
8．简述HXD3型机车动力制动性能参数。
答：
电制动方式再生制动
电制动功率7200kW（65km/h～120km/h）（25t轴重）
最大电制动力400kN（15km/h～65km/h）（25t轴重）
9．简述HXD3型机车主要结构尺寸。
答：
轨距1435mm
轴式C0—C0
机车总重150t%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
10．简述HXD3型机车微机控制主要功能。
答：
①机车预备的顺序逻辑综合控制；
②机车牵引力和制动力控制；
③机车空电联合制动控制；
④机车主、辅电路过流、过压、欠压、接地等保护控制；
⑤机车空转/滑行保护控制；
⑥机车重联控制；
⑦机车轴重转移补偿控制；
⑧机车定速控制。
11．简述HXD3型机车微机控制的辅助功能。
答：
①停车状态下，微机控制系统自诊断功能；
②行驶过程中对被控对象进行实时在线监测诊断功能；
③故障信息的记录、保存和显示功能；
④故障记录的转储功能。
12．简述HXD3型机车的动力学性能。
答：
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。
13．HXD3型机车最大制动距离是多少？
答：
机车单机以120km/h速度于平直道上施行紧急空气
制动时，最大制动距离是：
≤900m（25t轴重）
14．HXD3型机车的牵引制动采用哪种的控制方式？
答：
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。
15．简述HXD3型机车主要设备布置情况。
答：
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、鼓风机、电动空气压缩机等机器。
在车体下设有两台3轴的转向架及主变压器，在顶盖上设有高压电器。
16．简述HXD3型机车车内设备布置方式及其优点。
答：
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。
17．HXD3型机车司机室内设有哪些主要设备？
答：
在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。
18．HXD3型机车司机室顶部设有哪些主要设备？
答：
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。
19．HXD3型机车操纵台上设有哪些主要设备？
答：
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。
20．简述HXD3型机车Ⅰ端机械室内部布置有哪些主要设备。
答：
Ⅰ端机械室紧邻Ⅰ端司机室。
内部布置有牵引电机通风机、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。
21．HXD3型机车Ⅱ端机械室内部布置有哪些主要设备？
答：
Ⅱ端机械室紧邻Ⅱ端司机室。
内部布置有牵引电机通风机、空压机、主风缸、辅助风缸、干燥器、制动屏柜。
22．HXD3型机车中央机械室内布置有哪些主要设备？
答：
在I端机械室和II端机械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。
23．HXD3型机车车顶配置有哪些主要电器设备？
答：
机车车顶顶盖由3个顶盖组成。
I端顶盖和Ⅱ端顶盖上配置有受电弓、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。
24．简述HXD3型机车车下配置有哪些主要电器设备。
答：
车下配置有悬挂在机车中部的主变压器；以变压器为中心对称布置的2台转向架；在转向架上配置有牵引电机等设备。
另外，还配置有动车插座、辅助／控制电路外接电源插座、行灯插座、机车电子标签、速度传感器等设备。
25．简述HXD3型机车主变压器设备配置方式及其优点。
答：
a、主变压器油箱内线圈的前后两侧设有隔板，将其分割成两个室。
因为将其分为两个室，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。
即将主变压器的2次端子设置在主变压器的中央部位。
26．试述HXD3型机车在Ⅰ端集中设置低压、控制类设备有何优点。
答：
在Ⅰ端集中设置有TCMS、低压电器部件、ATP等设备。
如此设置的优点是：
①装置间的布线尽量减到最短，方便布线。
②使特别高压、高压、低压、传送信号类等各种配线不混淆，可以提高可靠性，从而使故障、错误操作降低到最
小限度。
27．试述HXD3型机车在Ⅱ端集中设置空气制动设备有何优点。
答：
在Ⅱ端考虑到空气流动以及功能等问题，集中设置了空压机、空气干燥器、风缸、空气管路柜等。
如此设置的优点是：
①使配管尽量减到最短，以便于布管作业。
②为了不使配线及其功能发生故障，尽量减少不必要的交叉配管。
③尽量组合成单元，以提高作业效率。
28．试述HXD3型机车在车顶两端的顶盖上设置牵引电机冷却风进风口有何优点。
答：
在车顶两端的顶盖上设置牵引电机冷却风进风口的优点是：
①车体侧面不设进风口，以提高车体作业的效率。
②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。
③车体上部的开口面积变大，便于主变流装置等大型设备的进出。
29．HXD3型机车冷却系统为哪些主要设备进行冷却？
答：
主要为机车主变压器、主变流装置、牵引电动机、
辅助电源装置、空气压缩机的冷却及包括卫生间的车内换气。
30．简述HXD3型机车牵引电机冷却风机的特征。
答：
①采用混流风扇；
②惯性分离过滤器对应必要的风量和静压增量；
③外框和叶片的间距变大防止冻结；
④防止噪音。
31．简述HXD3型机车复合冷却器冷却风机的特征。
答：
①采用轴流风扇。
②外框和叶片间距变大，防止冻结。
③防止噪音。
32．简述HXD3型机车采用惯性分离过滤器的效果。
答：
①对于防止沙尘、煤粉有效。
②可防止因给机械室增压时粉尘进入车内（装置）造成的污损。
③简化风道结构。
④无需保养。
33．简述复合冷却器冷却风从车顶进气，向车外排气的效果。
答：
①控制了送风机噪音；
②简化了风道结构；
③为了便于检修、清扫冷却器，在前面设有大型开口部。
34．简述辅助电源装置冷却风从车顶进气，向车外排气的设置理由。
答：
简化吸气结构，为防止APU冷却部的污损，可以吸
收车内的空气，但作为APU冷却风，因有温度过高的情况，所以决定直接吸收车外空气，设置吸气过滤器。
35．简述机车车内增压空气的作用及相关要求。
答：
①增压空气除防止雨水、尘埃的侵入外，还用于车内换气；
②车外温度即使在+40℃的条件下，也要使车内温度可以维持在+50℃以下；
③各牵引风机发出的增压空气量为0.3～0.5m3/s，机车全体为2.6m3/s；
④为防止来自厕所的臭气，从厕所排出部分增压空气。
36．冬季采用哪些方法可以使机车机械室内能够保温？
答：
①堵塞向机械室内进行通风的排风口，使其无增压；
②向车顶的车外进行排气的排气口也关闭，没有无用热量的进出。
但因需要吸入压缩空气，所以留有最小限的通风途径；
③空气压缩机的冷却风通过设置在风道内的转换叶片，进行机械室回流；
④司机室内通过空调上的换气功能，可以吸收户外的新
鲜空气；
⑤通过设置在卫生间的换气扇，冬季也经常排气。
37．HXD3型机车有哪些主要电气线路组成？
答：
HXD3型电力机车的电气线路主要由主电路、辅助电路、控制电路、行车安全综合信息监控系统电路和空气管
路系统电路组成。
38．HXD3型机车网侧电路中主要有哪些电气设备组成？
答：
网侧电路由2台受电弓AP1、AP2、2台高压隔离开关
QS1、QS2、1个高压电流互感器TA1、1个高压电压互感器TV1、1台主断路器QF1、1台高压接地开关QS10、1台避雷器F1、主变压器原边绕组AX、1个低压电流互感器TA2和回流装置EB1～6等组成。
39．简述HXD3型机车高压原边电流的路经。
答：
接触网电流通过受电弓AP1或AP2进入机车，经高压隔离开关QS1或QS2和主断路器QF1，通过高压电流互感器TA1进入车内，经25kV高压电缆与主变压器原边1U端子相连，经过主变压器原边，从1V端子流出，通过6个并联的回流装置EB1～EB6，从轮对回流至钢轨。
40．试述HXD3型机车高压隔离开关的作用。
答：
机车采用2台高压隔离开关，该开关是采用电空控制方式进行转换的。
当一台受电弓发生故障接地时，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
微机柜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，同时使用另一台受电弓维持机车正常运行，以减少机破，提高机车运用的可靠性。
41．简述HXD3型机车高压电压互感器TV1的类型和作用。
答：
采用干式高压电压互感器，其次边输出通过保护用
的自动开关QA1，分别送到主变流器UM1和主变流器UM2的控制单元，作为主变流器控制的同步信号使用，还可为原边电压的检测和电度表的计量提供电压输入，其变比为25000V/100V。
42．简述HXD3型机车主断路器QF1的类型和作用。
答：
采用1台BVACN99.205型真空断路器。
该断路器除接通和开断机车的总电源外，当主电路发生过流、接地、零压等故障时，起最后一级保护作用。
43．简述HXD3型机车避雷器F1的作用。
答：
避雷器F1接在主断路器QF1和高压电流互感器之间，用以抑制操作过电压及雷击过电压。
44．简述HXD3型机车高压电流互感器TA1的作用。
答：
电流互感器TA1主要用作短路电流的检测，是保护用互感器，用以驱动过电流继电器KC1动作，因而对其饱和度有较高要求，对其检测精度要求比测量用互感器低。
45．简述HXD3型机车低压电流互感器TA2的作用。
答：
低压电流互感器TA2是为电度表的计量提供电流输入，为机车微机控制系统提供原边电流信号，用于原边电流显示，属于测量用互感器，要求有较高的测量精度。
46．简述HXD3型机车回流装置EB1～6的作用。
答：
回流装置保证网侧向钢轨的回流作用，同时保护机车轮对轴承不受电蚀，保证机车可靠接地。
47．简述HXD3型机车电度表PWH的作用。
答：
HXD3型机车采用智能型电度表PWH，通过采集原边低压电流互感器TA2和高压电压互感器TV1提供的电流和电压信号来实现机车牵引、再生电能的计量。
48．简述HXD3型机车高压接地开关的作用。
答：
机车通过设置高压接地开关QS10，来实现机车的高压安全互锁。
高压接地开关QS10上配有一把蓝色钥匙和两把黄色钥匙，其中蓝色钥匙用于控制受电弓的升弓气路，黄色钥匙用于打开机械室天窗或高压电器柜门，通过它们与接地开关的连锁控制，实现HXD3型电力机车的高压电气安全互锁功能。
49．简述HXD3型机车主变流器的作用。
答：
HXD3型机车采用两套电路完全相同的两组主变流器。
主变流器UM1、UM2分别由主变压器的牵引绕组2U1~2V6供电，分别给牵引电动机M1、M2、M3和牵引电动机M4、M5、M6供电。
50．试述HXD3型机车主变流器电路的构成和作用。
答：
主变流器UM1内部可以看成由3个独立的“整流—中间电路—逆变”环节构成，称为牵引变流器，每组牵引变流器分别有2个接触器、1个输入电流互感器、1个充电电阻、1个四象限整流器、中间电路、1个PWM逆变器、2个输出电流互感器等组成。
6组牵引变流器的主电路和控制电路相对独立，分别向6个牵引电动机提供交流变频电源。
当其中一组或几组发生故障时，可通过TCMS的微机显示屏，利用触摸开关将故障的牵引变流器切除，剩余单元可继续工作。
51．试述HXD3型机车主变流器电路的工作原理。
答：
当中间电压为零时，主变压器的牵引绕组通过充电电阻向四象限整流器供电，给中间直流回路支撑电容充电。
当中间直流电压达到2000V时，充电接触器切除充电电阻，中间电路预充电完成。
在逆变器工作之前，牵引绕组迅速向中间直流回路支撑电容充电，直至2800V。
此时，牵引变流器起动充电过程完成，逆变器可以投入工作。
再生制动时，逆变器工作在整流状态，四象限整流器工作在逆变状态，并通过中间直流回路向主变压器牵引绕组馈电，将再生能量回馈至接触网。
52．简述HXD3型机车“四象限整流器”的主要技术参数。
答：
额定输入电压1450VAC
输入频率50Hz
额定输入电流965A
额定输入容量1280kVA
中间电压2800V
53．简述HXD3型机车“中间直流电路”的组成和作用。
答：
中间直流电路由中间电压支撑电容、瞬时过电压限
制电路和主接地保护电路组成。
瞬时过电压限制电路由IGBT和限流电阻组成。
主接地保护电路由跨接在中间回路的两个串联电容和一个接地信号传感器组成。
每台主变流器含有三套独立的接地保护电路，可以分别对三组牵引变流器进行接地监测和保护，接地检测信息送TCMS，可以实现故障显示。
可以通过接地故障转换开关，实施对接地保护的隔离。
54．简述HXD3型机车“牵引逆变器”的主要技术参数。
答：
HXD3型机车“牵引逆变器”的主要技术参数如下：
额定输入电压2800V
额定输出电压2150V
额定输出电流390A
最大输出电流520A
输出频率0～120Hz
55．简述HXD3型机车“牵引电动机”供电电路的控制作用。
答：
HXD3型机车的6个牵引逆变器分别向6台牵引电动机供电，实现牵引电动机的独立控制。
当整台机车的6个轴的轮径差、轴重转移及空转等可能引起的负载分配不均匀时，均可以通过牵引变流器的控制进行适当的补偿，以实现最大限度地发挥机车牵引力。
56．简述HXD3型机车“牵引电动机”的主要技术参数。
答：
HXD3型机车“牵引电动机”的主要技术参数如下：
额定输出功率1250kW
额定电压2150V
额定电流390A
极数4
额定转速1365rpm
最高转速3195rpm
效率0.95
57．简述HXD3型机车网压表PV1、PV2的作用。
答：
HXD3型机车设置2块原边网压表PV1、PV2，当受电弓升起后，可分别用来显示接触网电压。
在机车控制系统自检正常后，通过微机显示屏也可观察到原边电流和网压。
58．简述HXD3型机车辅助电路的组成。
答：
HXD3型机车的辅助电路可以分成相对独立的两部分电路：
辅助电动机供电电路、辅助加热装置电路。
59．简述HXD3型机车辅助电动机供电电路的组成。
答：
HXD3型机车的辅助电动机供电电路由辅助变流器、辅助滤波装置、电磁接触器、自动开关、辅助电动机等组成。
60．简述HXD3型机车辅助电动机电路的作用。
答：
HXD3型机车上的各辅助电动机均通过各自的自动开关与辅助变流器连接，除2台空气压缩机外，均不设电磁接触器。
使辅助电动机电路更简化、更可靠。
当辅助变流器
采用软起动方式进行起动，除空气压缩机电动机外，其他辅助电动机也随之起动。
空气压缩机的起动受电磁接触器的控制，电磁接触器受机车司机控制扳键开关和总风缸的空气压力继电器的控制。
61．简述HXD3型机车辅助系统主电路的接地保护电路的作用。
答：
在HXD3型机车上辅助变流器UA11、UA12的内部，分别设有1套接地保护装置，进行辅助系统主电路的接地保护。
当对应辅助回路发生接地故障且确认只有一点接地时，可以将控制电器柜内对应的接地故障转换开关置“中立位”，继续维持机车运行，回段后再作处理，也可将故障的辅助变流器切除，机车维持一组辅助变流器供电，回段后再作处理。
62．HXD3型机车设有那些辅助加热装置？
答：
在HXD3型机车辅助加热装置主要设有电热玻璃EH11-12、膝炉EH15-18、侧墙暖风机EH19-22、脚炉EH23-26、后墙暖风机EH27-30、司机室多功能热水器EH31-32及低温预热回路等。
它们均由UA12通过隔离变压器AT1进行供电。
63．HXD3型机车各辅助加热装置是如何控制实现的？
答：
HXD3型机车在膝炉、侧墙暖风机、脚炉、后墙暖风机支路上设置了功能转换开关SA11、SA12，进行投入和切除转换，并设置了空气自动开关QA31A和QA31B进行过流保护。
在电热玻璃支路上设置了功能转换开关SA13、SA14，进行投入和切除转换，并设置了空气自动开关QA32进行过流保护。
在司机室多功能热水器支路上设置了空气自动开关QA33进行过流保护。
另外，还设置了两个司机室电源插座XSA3、XSA4，给司机室提供220V交流电源，方便机车的需要。
64．试述HXD3型机车控制系统的组成和功能。
答：
TCMS主要功能是实现机车特性控制、逻辑控制、故障监视和诊断，并将有关信息送到司机室操纵台上的微机
显示屏。
TCMS包括一个主控制装置和两个显示单元，其中主CPU采用冗余设计，设有两套控制环节，一套为主控制环节（Master），一套为热备用控制环节（Slave）。
当主控制环节（Master）发生故障时，备用控制环节（Slave）立即自动投入工作。
65．试述HXD3型机车控制电路系统的顺序逻辑控制功能。
答：
顺序逻辑控制：
如升、降受电弓，分、合主断路器，司机控制器的换向、牵引、制动，辅助电动机的逻辑控制，机车库内动车逻辑控制，主辅变流器库内试验逻辑控制等。
66．试述HXD3型机车控制电路系统的机车特性控制和定速控制功能。
答：
机车特性控制：
采用恒牵引力/制动力+准恒速特性控制，实现对机车的控制要求。
定速控制：
根据机车运行速度，可以实现牵引工况下机车恒定速度的控制。
67．试述HXD3型机车控制电路系统的机车粘着控制和机车重联控制功能。
答：
机车粘着控制：
包括防空转、防滑行控制、轴重转移补偿控制。
机车重联控制：
最多可以实施同型号的4台机车重联。
68．如何监视控制HXD3型机车控制电源电压？
答：
HXD3型机车在控制电器柜上还设置了控制电源电
压表PV71，在两端操纵台上也设置了控制电源电压表PV41、PV42，用于随时监视控制电源的电压情况，同时通过微机显示屏也可监视控制电源的电压情况。
69．HXD3型机车是如何实现机车控制的？
答：
在HXD3型机车的I、II端司机室设置了完全相同的控制指令开关，可以分别对机车的微机控制监视系统发出命令，实现寻机车的控制。
70．HXD3型机车司机电钥匙是如何实现控制的？
答：
在HXD3型机车上，司机电钥匙开关SA49（SA50）有两个位置：
“合”、“分”，当置“合”位置时，机车一端即被设定为操纵端。
71．HXD3型机车主司机控制器是如何控制的？
答：
在HXD3型机车上，主司机控制器AC41（AC42）：
有两个手柄：
方向手柄和调速手柄，方向手柄有“向前”、“向后”、“0”三个位置，调速手柄可以提供牵引级位0～13级，
制动级位*～12级。
两个手柄之间设有机械连锁：
当调速手柄在“0”位时，方向手柄方可进行方向转换；方向手柄在“0”位时，调速手柄不能移动，只能在“0”位。
72．HXD3型机车受电弓是如何控制的？
答：
在HXD3型机车上，受电弓扳键开关SB41（SB42）：
有三个位置，分别为“前受电弓”、“后受电弓”、“0”位。
当扳键开关SB41置“前受电弓”或“后受电弓”位，受电弓
电空阀YV41或YV42线圈得电，在空气管路压力正常的前提下，受电弓AP1或受电弓AP2升起，当扳键开关SB41置“0”位，受电弓AP1或受电弓AP2均降下。
73．HXD3型机车主断路器是如何控制的？
答：
在HXD3型机车上，主断路器扳键开关SB43（SB44）：
有三个位置，分别为“主断分”、“主断合”、“0”位，该扳键开关为自复式，正常位置是“0”位。
当开关置“主断合”位一次时，如果主断闭合的相关逻辑正常，主断路器QF1线圈得电，在空气管路压力正常的前提下，主断路器QF1闭合；当扳键开关SB43置“主断分”位一次时，主断路器QF1线圈失电，主断路器QF1分断。
74．简述HXD3型机车故障复位按钮的作用。
答：
HXD3型机车故障复位按钮SB61（SB62）均为自复式按钮，当机车在正常运行中发生牵引变流器故障同时不能自行恢复时，故障信息在司机室信息显示单元中显示出来，司机可以根据提示，通过按动故障复位按钮SB61（SB62）一次，将信号送到TCMS，TCMS再通过信息传递，通知牵引变流器实现故障的恢复。
75．简述HXD3型机车紧急制动按钮的作用。
答：
当机车需要实施紧急制动时，可以按下紧急制动按钮SA103（SA104），首先分断主断路器，停止主变流器、辅助变流器的工作，同时机车进入紧急制动状态，实施列车紧急空气制动。
76．简述HXD3型机车过分相按钮的作用。
答：
在机车正常运行过程中，如快到分相区时，司机可以按动“过分相”按钮SB67（SB68）一次，机车进入半自动过分相状态。
首先，机车断开主断路器，辅助变流器、主变流器停止工作，机车通过高压电压互感器检测机车网压的变化情况，当确认机车通过了分相区，接触网电压恢复至正常值并延迟一定时间后，自动闭合主断路器，
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