HXD3型電力機車為六軸貨運電力機車，在機車的兩端各設有一個司機室，中間為機械室。在機械室內設有600mm寬的中央通道，在通道左右兩側安裝有變流器、通風機、空氣壓縮機等設備。在車體下設有兩臺三軸的轉向架及一臺主變壓器，在頂蓋上設有高壓電器。車內設備佈置以平面斜對稱佈置為主，設備成套安裝，有利於機車的重量分配、機車的製造、檢修和部件的互換。全車分為司機室設備安裝、車頂設備安裝、車內機械室設備安裝和車下設備安裝等五部分。
HXD3型電力機車，早期被稱為SSJ3型、DJ3型和神龍1型，由中國北車集團大連機車車輛有限公司和日本東芝公司聯合開發研製。該型機車是為滿足中國鐵路重載貨運需要而研發的大功率交流傳動電力機車，採用交-直-交流電傳動，持續功率為7200千瓦，最高運行速度為120公里/小時。
2004年6月18日，由中國鐵道部委託中國技術進出口總公司承辦進行"大功率交流傳動電力機車採購和技術引進項目"正式展開招標 。同年10月27日，大連機車車輛公司、東芝公司和中國鐵道部在北京簽訂了《大功率交流傳動電力機車採購和技術引進項目》全部合同，共同獲得了60臺交流傳動貨運電力機車的訂單，合同總金額達12.5億元人民幣 。同時，永濟電機廠並與東芝公司簽訂《大功率交流傳動電力機車採購和技術引進項目電機技術轉讓合同》，負責承擔牽引電動機的技術引進和國產化工作。
2006年10月，首臺由大連機輛公司生產的國產化機車(0017)落成，同時車型由DJ3型更名為"神龍1型"(SL1);同年11月下旬至12月上旬，神龍1型0017號機車在鄭州鐵路局、武漢鐵路局管內京廣鐵路、太焦鐵路完成了動力學性能試驗。2006年12月8日，首批國產化機車下線出廠並交付使用 ;同時中國鐵道部正式批准將新型大功率交流傳動電力機車系列統一命名為"和諧型"，神龍1型電力機車更名為HXD3型，其中"HX"是"和諧"的漢語拼音首字母縮寫、"D"代表電力機車、"3"為大連機車車輛公司的生產廠商代號，通稱為"和諧"3型電力機車。
2010年，HXD3型電力機車獲得2010年度國家科學技術進步一等獎，申報項目名稱為"六軸7200kW大功率交流傳動電力機車的研發及應用" 。截至2012年1月，大連公司、二七公司、同車公司已經累計生產了1080臺HXD3型電力機車，配屬到上海、鄭州、西安、濟南、北京、蘭州、南昌、瀋陽等10個鐵路局共17個機務段。
每臺機車裝有兩臺牽引變流櫃，每臺牽引變流櫃內含有三組牽引變流器單元和一組輔助變流器;每組變流器單元由一個四象限脈衝整流器、一箇中間直流環節、一個兩點式電壓型PWM逆變器組成，通過高次諧波整流和錯開各組控制載波的相位，從而降低高次諧波和提高功率因數;功率控制模塊採用水冷IEGT(高耐壓IGBT系列電力電子器件)變流模塊(4500V/900A)，中間直流電壓為2800伏特。主變流器採用亞乙基二醇純水溶液作為冷卻液，確保在零下40℃時不凍結。主變流器水冷和主變壓器油冷採用FL220型複合冷卻器，水、油冷卻器採用複合型全鋁合金板翅式高效循環冷卻結構，依靠複合冷卻器風機進行強制風冷。
HXD3型機車採用YJ85A型牽引電動機，由永濟電機公司引進日本東芝公司的技術生產(東芝公司原型號為Sea-107)，該型電動機為四極鼠籠式三相異步牽引電動機，電動機採用全疊片結構，額定功率為1250千瓦，額定電壓為2150伏特，冷卻方式為強迫通風，採用矢量控制方式，來實現電動機轉矩的控制。
技術參數
電流制 單相交流，50 Hz
額定電壓 / kV 25
軸式 C0-C0
機車軸重 / t 23＋2t
車輪直徑 / mm 1250（新），1200（半磨）
持續制輪周功率 / kW 7200
持續速度/ km.h-1 65(23t)/70(25t)
最高運行速度/ km.h-1 120
最高試驗速度/ km.h-1 132
起動牽引力 / kN 520(23t)/570(25t)
持續牽引力 / kN 370(23t)/400(25t)
電制動方式 再生制動
最大電制動力 / kN 370(23t)/400(25t)
輪周制動功率 / kW 7200
重大事故：
HXD30199號機車 報廢
2010年5月23日凌晨2時10分，配屬上海鐵路局南京東機務段、由上海機務段支配的HXD3型0199號機車(南昌鐵路局向塘機務段鷹潭車間乘務員值乘)，牽引由上海南開往桂林的K859次旅客列車經由滬昆鐵路運行。當列車運行至南昌鐵路局管內餘江至東鄉間K698+945M處時，由於當地連日降雨，造成山體滑坡，列車運行至該路段時坍塌體落下線路，造成機車脫軌、機後1位至5位車輛顛覆、6位至8位車輛脫軌。因當時牽引該列車的HXD3型電力機車約重138噸，而其牽引的客車車廂不含運載僅有16噸，導致機車後方的車廂遭到嚴重擠壓，1至4節車廂脫軌並側翻，其中6號車廂疊在4號車廂上方，完全變形，7至9節車廂被擰成"之"字形。是為2010年滬昆鐵路列車脫軌事故。事故導致19人死亡、11人重傷、60人輕傷，構成鐵路交通重大事故 。為便於清理現場和儘快恢復通車，該臺機車被就地報廢及切割。
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