交流變頻調(diào)速技術(shù)在礦用架線式電機車上應(yīng)用

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1、·酒鋼科技2013年第2期·西溝礦專業(yè)技術(shù)論文匯編交流變頻調(diào)速技術(shù)在礦用架線式電機車上的應(yīng)用張云摘要：隨著變頻技術(shù)在礦用架線式牽引電機車上的廣泛應(yīng)用與推廣．交流變頻調(diào)速電動機在礦用架線式牽引電機車上的應(yīng)用也越來越普遍。變頻調(diào)速節(jié)能效果明顯，性價比也越來越優(yōu)越，使得變頻調(diào)速具有絕對優(yōu)勢而深受工業(yè)用戶歡迎，本文對變頻調(diào)速技術(shù)在西溝礦的應(yīng)用進行了分析和探討。關(guān)鍵詞：礦山；架線式電機車；變頻調(diào)速；節(jié)能1．前言近年隨著我國科技的崛起，變頻調(diào)速技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，取得了顯著的經(jīng)濟效益，迄今也在許多礦山中獲得使用。本文通過淺談對礦用直流架線式電機車進行變頻技術(shù)改造的應(yīng)用認(rèn)識．?dāng)U大對礦山設(shè)

2、備采用變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用范圍進行展望，以期能對礦山企業(yè)提高產(chǎn)能、降低能耗和技術(shù)改進有所幫助。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，礦山設(shè)備新技術(shù)的應(yīng)用也在進一步提高。這些年變頻技術(shù)已被廣泛引用于各類礦用電機車，收到了較好的效果。但是，目前我國各類大中小型礦山普遍應(yīng)用最多的還是60年代的生產(chǎn)技術(shù)，80年代后期生產(chǎn)的第二代直流架線式或蓄電池牽引電機車，采用的還是前期技術(shù)；我礦在97年后購置的就是該類型產(chǎn)品直流架線式牽引電機車數(shù)臺。2．直流索引電動力2．1我國礦用直流架線式電機車。一般采用的是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價昂貴的直流牽引電動機，耐潮性差、故障率高、維護量大、使用成本高。2．2ZK20—55O，90o型

3、架線式礦用電機車直流調(diào)速系統(tǒng)還是采用傳統(tǒng)電阻降壓調(diào)速方式實現(xiàn)調(diào)速功能，能耗高；這種傳統(tǒng)的調(diào)速方式不僅維修量大，而且因帶電阻運行，造成了電能的極大浪費。2．3該產(chǎn)品經(jīng)過多年的使用發(fā)現(xiàn)，ZK20—5501900型架線式礦用電機車的主要控制部件，QK．TZ8一A一2型控制器，其設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組合件都是在觸點開關(guān)狀態(tài)下工作，由于頻繁動作，造成觸點接觸不良及器件的使用壽命減少，且噪聲較大。主要問題是觸頭恒壓彈簧最易產(chǎn)生塑性變形而失效，造成機車不能正常運行。按我礦這些年來的統(tǒng)計，每年至少要更換兩臺QK1Z8一A一2型控制器和4O余個控制器觸頭，造成了大量的維護工作和居高不下的維護成本。通過分析

4、發(fā)現(xiàn)，電機車在運行狀態(tài)時，因控制器觸點閉合后，在控制器觸頭銅導(dǎo)線與控制器觸頭恒壓彈簧之間形成1個并聯(lián)電路(附圖1)。所以。當(dāng)大部分直流電動機運行電流經(jīng)銅導(dǎo)線流出后，還有部分電流經(jīng)控制器觸頭恒壓彈簧通過(附圖2)。一l5一西溝礦專業(yè)技術(shù)論文匯編·酒鋼科技2013年第2期·電電動機附圖1＼I羯11lJ一ilIⅡ1．Iu附圖23．改造的必要性3．1交流牽引電機結(jié)構(gòu)比直流牽引電機簡單．制造成本較低。3．2電機容量與體積之比比直流牽引電機要大。3．3電機的性價比比直流牽引電機要高。3．4交流變頻電機維護成本低，基本是免維護；而直流電機由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運行環(huán)境苛刻．導(dǎo)致維護成本高。3．5交流變

5、頻電機車比直流電機車節(jié)能約35％。3．6由于變頻調(diào)速的調(diào)速性能與可靠性不斷完善，價格不斷降低。特別是變頻調(diào)速節(jié)能效果明顯，性價比也越來越優(yōu)越。3．7變頻調(diào)速在我國已是成熟技術(shù)，各領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛．特別是近幾年礦山礦用直流架線式ZK系列電機車進行變頻調(diào)速技術(shù)改造較多。利用專用TJY系列交流牽引電動機替換原直流電動機，控制系統(tǒng)采用DTC變頻調(diào)速器。該調(diào)速器采用進口原裝控制電路和進口智能型IGBT(IPM)模塊組件。這種DTC變頻器控制技術(shù)，可使三相鼠籠式異步電動機達(dá)到和超過直流電動機的啟動轉(zhuǎn)距(零轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩啟動，轉(zhuǎn)矩可達(dá)200％~'X上)，可滿足電機車在低速時最大啟動牽引力，使機車強勁

6、有力。同時調(diào)一l6一·酒鋼科技2013年第2期·西溝礦專業(yè)技術(shù)論文匯編速器還具有以下特點：真正的無極調(diào)速，頻率可從0．1Hz調(diào)到100Hz；隨時可用的電制動；調(diào)速器設(shè)有電動機自動檢測功能，當(dāng)司機操作不當(dāng)至使電動機溫度過高時，調(diào)速器自動封鎖輸出；調(diào)速器設(shè)有欠壓自動復(fù)位功能，當(dāng)電機車過架線連接處瞬時斷電12S后，調(diào)速器可自動重啟，此時速度與過架線連接處前速度一樣；調(diào)速器還設(shè)有電動機短路、接地、缺相保護功能，更有效地保護電動機。4．礦用架線式交流變頻調(diào)速電機車和直流電阻調(diào)速電機車的性能比較效果。附表：表1性能比較效果項目項目直流電阻調(diào)速電機車交流變頻調(diào)速電機車直流電動機轉(zhuǎn)子上因為有線圈和

7、易磨l電動機可靠性損的換向銅頭、碳刷等。故障率高、維三相異步交流電動機轉(zhuǎn)子上沒有線圈．是由硅鋼片修費用大壓制成的鐵滾子，故可稱為永不損壞。。直流調(diào)速器由于是凸輪控制觸頭的通2詞速器維修量與斷，斷開時產(chǎn)生電弧，經(jīng)常燒蝕觸變頻調(diào)速器沒有觸頭、接點。基本無維修。頭。所以維修量很大。變頻調(diào)速電機車由于不用高耗能降壓電阻．節(jié)電率可由于直流調(diào)速器電機車帶電阻運行．達(dá)35％，如果一個獨立供電系統(tǒng)全部采用變頻調(diào)速電因此電能白白消耗在電阻上，同時由機車．電機車可設(shè)置成慣性饋電功能。那么