矿用蓄电池电机车调速浅谈

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1、矿用蓄电池电机车调速浅谈摘要：分析了煤矿井下电机车三种调速技术，重点对串电阻调速电机车与斩波调速电机车的使用效果作了对比分析，并展望电机车调速技术的未来发展趋势。关键词：电机车；电阻调速；斩波调速；变频调速中图分类号：C35文献标识码：AComparisonandAnalysisofMineLocomotiveSpeedGoverningTechnologyAbstract：Analyzesthreecoalminelocomotivespeedcontroltechnologies,itfocuso

2、ncomparativeanalysisoftheseriesresistancelocomotiveandchopperspeedcontrollocomotivefortheuseresults・Andtheprospectoflocomotivespeedcontroltechnologyforfuturedevelopmenttrendisproposed・Keywords：locomotive；SCR(ModelofSpeedControl)；chopperspeedcontrol；freq

3、uencycontrol1电阻调速、斩波调速和变频调速工作原理我国煤矿井下的机车运输，主要为电阻调速，斩波调速以及变频调速等方式。1.1串电阻调速原理串电阻调速是电动机降压启动的一种方法，即在电机车启动过程中，通过在其定子绕组电路中的串联电阻产生电压降，从而减少定子绕组的电压，达到了减少启动电流的目的。1.2斩波调速原理斩波调速器主要采用IGBT高压大功率开关器件，其控制为定频调宽方式(PWM)oIGBT元件如图1所示，它是由场效应管与大功率晶体管相结合的全控功率开关元件，其开关频率高，当栅极施加+1

4、5V触发电压时器件导通，压降为2V左右；当栅极施加0—15V触发电压时器件关断。IGBT元件串联在串激式牵引电动机电路内，当IGBT导通时，电动机电流线性上升，IGBT关断时，电动机电流通过续流二极管形成回路，使电流线性下降。由于开关频率高(800〜2000Hz),实际电动机的电流等效为直流电流，如图2所示。通过改变IGBT导通、关断时间的比值，即可改变电动机两端电压的平均值，从而改变电动机转速，实现机车调速。图1、IGBT元件示意图图2经过斩波器后电机的电流变化示意图1.3变频调速原理交流电动机的同

5、步转速表达式为：n=6of(1—s)/f式中：n异步电动机转速；f—一异步电动机频率；s电动机转差率；P——电动机极对数。由该表达式可知，转速n与频率厂成正比，只要改变频率f,即可改变电动机转速。2电阻调速、斩波调速和变频调速的比较与分析1.1电阻调速技术电阻调速时，其电阻本身的能耗始终无法解决，造成能源的浪费，而且调速是有级的，机械传动不能实现软起动，起动时冲击较大。机车运行时，控制器带负荷切换，其触头承受冲击电流较大，易短路烧损，维修量大。这种电阻调速方式的技术落后，不仅安全性能差，效率低，而且电

6、池损坏率高，寿命缩短，已成淘汰趋势。1.2斩波调速技术1.2.1主要优点2.2.1.1节能效果显著与电阻调速相比，节能30%以上，特别是釆用IGBT器件，调速状态下可以保证99%以上的电能用于电动机。2.2.1.2启动效果好启动平稳，启动力矩大，采用无级调速方式，从启动到全速均能平稳过渡，有效保护了机车的机械系统，而且牵引力比原电阻调速机车大，工作效率高。2.2.1.3具有温度和过电流保护当功率元件IGBT温度达到保护值时，保护电路动作，能有效防止斩波调速器功率元件因温度过高而损坏，当机车超载或机械故

7、障引起电流增大时，电流保护电路动作，机车速度降低。2.2.1.4使用寿命长正常操作下，所有接触组均无弧通断，大大延长了接触组触头的寿命；采用光电电压给定器，线性好，寿命长。2.2.2主要缺点直流牵引电动机必须设置换向器，其致命弱点是在高压大功率条件下换向因难，电位条件恶化，结构复杂，工作可行性差和维修困难的弊病，一旦电动机匝间短路，就会导致直流牵引电动机过流，烧损直流牵引电动机斩波器。另外，斩波调速在控制区有一个30o-60。的死区，虽然是无级调速，但在调速时必须跨越这个死区，使调速区开放角度小，斩波

8、器只代替了启动电阻，它仅在启动时可以短时使用，在调速位不可长期使用，以免电子组件热击穿。因此，该调速技术既不能保证行驶安全，又不能降低成本。2.3变频调速技术2.3.1主要优点2.3.1.1功率因数和效率高变频调速系统可实现软启动，工作时通过智能化控制方式，使系统工作在最佳状态极大地提高了整机的效率，调速范围为无极调速，制动时采用能量反馈制动方式，使得节能效果又明显。2.3.1.2达到少维护或免维护交流电动机具有调速无触点、无耗能的启动电阻，又无整流子，