淺談變頻電機(jī)車在煤礦運(yùn)輸中發(fā)展趨勢

池渤

【摘要】在煤礦運(yùn)輸過程中，我國采用的運(yùn)輸方式是有軌運(yùn)輸，有軌運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力設(shè)備我們大多數(shù)采用的是礦用蓄電池電機(jī)車，也就是說電機(jī)車運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力是蓄電池。但是直流電機(jī)車在防爆環(huán)境下有很多局限，而變頻電機(jī)車可以彌補(bǔ)這些局限性，所以變頻電機(jī)車在煤礦運(yùn)輸中是未來的核心。

【關(guān)鍵詞】煤礦運(yùn)輸；變頻電機(jī)車

我國的煤礦運(yùn)輸?shù)倪^程中，大部分使用的是以直流電動(dòng)機(jī)做為動(dòng)力核心的礦用蓄電池電機(jī)車，在防爆環(huán)境中更是如此。直流電機(jī)車的工作性能是很好的，在礦用電動(dòng)機(jī)的使用工具歷史上，直流電動(dòng)機(jī)在其中占有很大的比例，在機(jī)車動(dòng)力牽引上發(fā)揮著很大的作用。但是現(xiàn)在的煤礦運(yùn)輸中，變頻電機(jī)車慢慢成為主流。

一、直流電動(dòng)機(jī)的局限性

直流電機(jī)車在煤炭運(yùn)輸中占主流地位，在防爆中也是如此。防爆環(huán)境下，直流電機(jī)車被作為防爆形式的防爆型礦用電機(jī)車，但是，直流電機(jī)車在運(yùn)行過程中由于碳刷的使用會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的換向火花，為了防止爆照的發(fā)生，防爆型直流電機(jī)車必須將外殼打造為十分堅(jiān)固厚實(shí)的絕緣的外殼，為了保證機(jī)殼的防水性和密封性良好，電機(jī)外殼的密封部分和防水部分制造時(shí)是十分復(fù)雜的。但是存在仍然的問題是，即使電機(jī)外殼密封性和防水性能夠得到保證，但是直流防爆型電機(jī)車在各種復(fù)雜的使用情況下，它的適應(yīng)性和長久性問題現(xiàn)在還沒有得到根本的解決。防爆型直流電機(jī)車仍然存在容易發(fā)生故障，很難進(jìn)行維修，電機(jī)車的可用壽命短的這些缺點(diǎn)。碳刷和相關(guān)部件的耐用性問題現(xiàn)在都沒有得到解決。

礦用直流電機(jī)車在啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)，存在著電流大且不容易被控制的現(xiàn)象，這個(gè)現(xiàn)象也成為了電機(jī)車防爆結(jié)構(gòu)復(fù)雜性較高的原因。在正常的實(shí)際操作過程中，啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)，調(diào)速手柄首先要掛在1檔位置，此時(shí)電機(jī)車所獲取的電壓是最低的，電樞電流也是最小的。電機(jī)車啟動(dòng)了以后，我們可以把手柄從低檔位調(diào)節(jié)到高檔位，電機(jī)車獲得電壓由低到高，電機(jī)車逐步加速，當(dāng)檔位達(dá)到4檔時(shí)，蓄電池電壓全部被加到了電機(jī)車上，這個(gè)時(shí)候電機(jī)車中的電流達(dá)到了最大，電機(jī)車的速度也是最高。但是在實(shí)際工作過程中，有載荷、坡道、電機(jī)車車輪脫軌等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象會(huì)影響機(jī)車使其無法在掛檔在前三個(gè)啟動(dòng)檔檔位下啟動(dòng)，電機(jī)車達(dá)不到需要的啟動(dòng)力。這種情況下，為了使啟動(dòng)力達(dá)到要求，電機(jī)車只能采取全壓啟動(dòng)的方式，但是全壓啟動(dòng)時(shí)，即直接使用第4檔啟動(dòng)時(shí)，我們由上文可以知道此時(shí)電機(jī)電流是最大的，倘若此時(shí)載荷、坡道或者電機(jī)車車輪脫軌這些因素發(fā)生一個(gè)時(shí)，電機(jī)遇到阻礙被卡住，此時(shí)因?yàn)榇箅娏鲿?huì)使熔斷器產(chǎn)生高溫而被熔斷，機(jī)車停止運(yùn)行，這就是在防爆環(huán)境下直流牽引方式的局限處之一，除此之外，電機(jī)車啟動(dòng)時(shí)所引起的瞬間大電流也會(huì)損壞電機(jī)車，蓄電池也經(jīng)常因?yàn)檫^度放電而造成機(jī)車損壞縮短使用時(shí)間。在檔位切換過程中，調(diào)檔也會(huì)出現(xiàn)火花引起危險(xiǎn)。直流電機(jī)車在防爆下的局限性造成了機(jī)車防爆結(jié)構(gòu)復(fù)雜，整體防爆負(fù)擔(dān)很重。

二、變頻電機(jī)車的優(yōu)點(diǎn)

變頻技術(shù)迅速發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到成熟?，F(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了以交流電機(jī)車為動(dòng)力核心的防爆型礦用蓄電池電機(jī)車。變頻電機(jī)車采用T 1-T 6，T 1-T 6是由6個(gè)可以快速關(guān)斷的功率二極管組成的軟件，微電腦程序集中進(jìn)行控制和協(xié)調(diào)這六個(gè)功率二極管，它們可以把直流電逆改為三相交流電，而且可以控制輸出電壓的頻率按照規(guī)定曲線或方式進(jìn)行改變、可以調(diào)整操控，實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻電機(jī)車的恒扭矩和恒功率調(diào)速這一想法。因此T 1 T 6也被稱為無觸點(diǎn)開關(guān)。在變頻電機(jī)車的啟動(dòng)過程中，可以按照先前設(shè)定好的變化速率控制變頻器所輸出的電壓幅值和頻率，由小到大逐步增加，即給電機(jī)車所施加的電壓永遠(yuǎn)都是逐漸增加的，不會(huì)發(fā)生突然變化的情況。因?yàn)殡妷菏侵鸩皆黾拥?，所以?dāng)電機(jī)車的轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)車上電壓因轉(zhuǎn)子引起感應(yīng)電勢，這使得電機(jī)車電流受到一定的限制，電路、電器也不會(huì)因?yàn)槌掷m(xù)產(chǎn)生過大的電流而產(chǎn)生高溫高熱發(fā)生熔斷，這就是變頻電機(jī)車的軟啟動(dòng)。

從變頻電機(jī)車的電路結(jié)構(gòu)和它的軟啟動(dòng)來說，變頻電機(jī)車具有這些優(yōu)點(diǎn)，比如電路中采用的是T 1 T 6；不會(huì)有過高啟動(dòng)電流。在現(xiàn)實(shí)操作過程中，倘若發(fā)生因?yàn)槟承┰蚨饳C(jī)車電機(jī)受到阻礙的情況，電機(jī)車?yán)锏霓D(zhuǎn)子就停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，通過機(jī)車中的傳感器，變頻器會(huì)感應(yīng)到這種情況，從而立刻自動(dòng)將電機(jī)上的電壓和頻率調(diào)節(jié)下來，防止電流過大損壞電機(jī)現(xiàn)象的發(fā)生。因?yàn)樽冾l器的各種保護(hù)機(jī)構(gòu)具有完善性和穩(wěn)定性，所以變頻電機(jī)車不會(huì)被電流過大引起損耗，電路中的熔斷器被燒斷現(xiàn)象也減少了，從而延長了蓄電池的使用壽命。通過轉(zhuǎn)子產(chǎn)生感應(yīng)電勢對(duì)電流的抑制，以及T 1 T 6的使用都給變頻電機(jī)車的防爆結(jié)構(gòu)減輕了負(fù)擔(dān)，也降低了防爆機(jī)構(gòu)復(fù)雜性，而且制作成本也很小。變頻電機(jī)車除了在電路結(jié)構(gòu)上有很多優(yōu)點(diǎn)之外，在控制理論上，因?yàn)椴捎昧俗冾l技術(shù)，所以使變頻電機(jī)車的工作能力幾乎與直流電機(jī)相同。

三、總結(jié)

整體來說，變頻電機(jī)車的結(jié)構(gòu)與直流電機(jī)車相比較為簡單，尤其是因?yàn)樽冾l電機(jī)車是感應(yīng)式電機(jī)車，所以省下了碳刷的使用，沒有碳刷的使用也就沒有了換向火花，而且變頻電機(jī)車使用時(shí)間長，方便維修，在爆炸環(huán)境，變頻防爆結(jié)構(gòu)也增加了電機(jī)車使用時(shí)的安全性。所以變頻電機(jī)車是煤炭運(yùn)輸中逐漸成為主流方式。

參考文獻(xiàn)

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