交流变频调速技术在矿用架线式电机车上应用

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1、·酒钢科技2013年第2期·西沟矿专业技术论文汇编交流变频调速技术在矿用架线式电机车上的应用张云摘要：随着变频技术在矿用架线式牵引电机车上的广泛应用与推广．交流变频调速电动机在矿用架线式牵引电机车上的应用也越来越普遍。变频调速节能效果明显，性价比也越来越优越，使得变频调速具有绝对优势而深受工业用户欢迎，本文对变频调速技术在西沟矿的应用进行了分析和探讨。关键词：矿山；架线式电机车；变频调速；节能1．前言近年随着我国科技的崛起，变频调速技术已被广泛应用于各个领域，取得了显著的经济效益，迄今也在许多矿山中获得使用。本文通过浅谈对矿用直流架线式电机车进行变频技术改造的应用认识．扩大对矿山设

2、备采用变频调速技术的应用范围进行展望，以期能对矿山企业提高产能、降低能耗和技术改进有所帮助。随着科学技术的不断发展，矿山设备新技术的应用也在进一步提高。这些年变频技术已被广泛引用于各类矿用电机车，收到了较好的效果。但是，目前我国各类大中小型矿山普遍应用最多的还是60年代的生产技术，80年代后期生产的第二代直流架线式或蓄电池牵引电机车，采用的还是前期技术；我矿在97年后购置的就是该类型产品直流架线式牵引电机车数台。2．直流索引电动力2．1我国矿用直流架线式电机车。一般采用的是结构复杂、造价昂贵的直流牵引电动机，耐潮性差、故障率高、维护量大、使用成本高。2．2ZK20—55O，90o型

3、架线式矿用电机车直流调速系统还是采用传统电阻降压调速方式实现调速功能，能耗高；这种传统的调速方式不仅维修量大，而且因带电阻运行，造成了电能的极大浪费。2．3该产品经过多年的使用发现，ZK20—5501900型架线式矿用电机车的主要控制部件，QK．TZ8一A一2型控制器，其设备结构复杂，组合件都是在触点开关状态下工作，由于频繁动作，造成触点接触不良及器件的使用寿命减少，且噪声较大。主要问题是触头恒压弹簧最易产生塑性变形而失效，造成机车不能正常运行。按我矿这些年来的统计，每年至少要更换两台QK1Z8一A一2型控制器和4O余个控制器触头，造成了大量的维护工作和居高不下的维护成本。通过分析

4、发现，电机车在运行状态时，因控制器触点闭合后，在控制器触头铜导线与控制器触头恒压弹簧之间形成1个并联电路(附图1)。所以。当大部分直流电动机运行电流经铜导线流出后，还有部分电流经控制器触头恒压弹簧通过(附图2)。一l5一西沟矿专业技术论文汇编·酒钢科技2013年第2期·电电动机附图1＼I羯11lJ一ilIⅡ1．Iu附图23．改造的必要性3．1交流牵引电机结构比直流牵引电机简单．制造成本较低。3．2电机容量与体积之比比直流牵引电机要大。3．3电机的性价比比直流牵引电机要高。3．4交流变频电机维护成本低，基本是免维护；而直流电机由于其结构复杂，运行环境苛刻．导致维护成本高。3．5交流变

5、频电机车比直流电机车节能约35％。3．6由于变频调速的调速性能与可靠性不断完善，价格不断降低。特别是变频调速节能效果明显，性价比也越来越优越。3．7变频调速在我国已是成熟技术，各领域应用较为广泛．特别是近几年矿山矿用直流架线式ZK系列电机车进行变频调速技术改造较多。利用专用TJY系列交流牵引电动机替换原直流电动机，控制系统采用DTC变频调速器。该调速器采用进口原装控制电路和进口智能型IGBT(IPM)模块组件。这种DTC变频器控制技术，可使三相鼠笼式异步电动机达到和超过直流电动机的启动转距(零转速大转矩启动，转矩可达200％~'X上)，可满足电机车在低速时最大启动牵引力，使机车强劲

6、有力。同时调一l6一·酒钢科技2013年第2期·西沟矿专业技术论文汇编速器还具有以下特点：真正的无极调速，频率可从0．1Hz调到100Hz；随时可用的电制动；调速器设有电动机自动检测功能，当司机操作不当至使电动机温度过高时，调速器自动封锁输出；调速器设有欠压自动复位功能，当电机车过架线连接处瞬时断电12S后，调速器可自动重启，此时速度与过架线连接处前速度一样；调速器还设有电动机短路、接地、缺相保护功能，更有效地保护电动机。4．矿用架线式交流变频调速电机车和直流电阻调速电机车的性能比较效果。附表：表1性能比较效果项目项目直流电阻调速电机车交流变频调速电机车直流电动机转子上因为有线圈和

7、易磨l电动机可靠性损的换向铜头、碳刷等。故障率高、维三相异步交流电动机转子上没有线圈．是由硅钢片修费用大压制成的铁滚子，故可称为永不损坏。。直流调速器由于是凸轮控制触头的通2词速器维修量与断，断开时产生电弧，经常烧蚀触变频调速器没有触头、接点。基本无维修。头。所以维修量很大。变频调速电机车由于不用高耗能降压电阻．节电率可由于直流调速器电机车带电阻运行．达35％，如果一个独立供电系统全部采用变频调速电因此电能白白消耗在电阻上，同时由机车．电机车可设置成惯性馈电功能。那么