礦用電機(jī)車變頻技術(shù)的應(yīng)用

（魯中礦業(yè)有限公司采礦部，山東濟(jì)南市，271100）王 振

在鐵礦日常生產(chǎn)中，礦用電機(jī)車屬于最為常見(jiàn)又最為關(guān)鍵的運(yùn)輸設(shè)備，隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，科技的不斷進(jìn)步，將變頻技術(shù)應(yīng)用于礦用電機(jī)車中已十分普遍，可以將以往的電阻降壓電機(jī)車淘汰，彌補(bǔ)以往電機(jī)車配件材料消耗大、維修量大、電控系統(tǒng)頻繁故障、維護(hù)成本高等不足，進(jìn)而提高鐵礦企業(yè)的生產(chǎn)效率以及經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)其應(yīng)用的策略加以分析，能夠有效達(dá)成維修便利、故障少、平穩(wěn)運(yùn)行、節(jié)電率高、適應(yīng)能力強(qiáng)等目標(biāo)。

1 變頻技術(shù)

現(xiàn)如今，正在迅速發(fā)展電力電子技術(shù)，同樣，自動(dòng)化控制技術(shù)也得到了深入研發(fā)與大力推廣，針對(duì)于電氣傳動(dòng)技術(shù)而言，目前正在經(jīng)歷一場(chǎng)全新的改革，通過(guò)交流變頻技術(shù)對(duì)直流變頻技術(shù)取代已經(jīng)越來(lái)越廣泛。節(jié)電、高功率因數(shù)、高效率、制動(dòng)性能、調(diào)速啟動(dòng)是變頻技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)，目前存在極為廣闊的應(yīng)用范圍，并且已經(jīng)被國(guó)內(nèi)外公認(rèn)為最具發(fā)展前途的一種調(diào)速模式。變頻技術(shù)屬于交流調(diào)速的基礎(chǔ)和主要內(nèi)容[1]，交流電頻率始終是固定度，變頻技術(shù)的研發(fā)與推廣，可以促使頻率成為可充分應(yīng)用的一種資源。

變頻技術(shù)能夠展開(kāi)全速度控制，操作人員通過(guò)調(diào)速手柄便能夠到達(dá)指定的位置，電機(jī)可以將需要的頻率作為依據(jù)運(yùn)作，將電機(jī)工作期間的慣性大幅度減少。同時(shí)，通過(guò)調(diào)速手柄的應(yīng)用，可以對(duì)速度頻率做出調(diào)節(jié)，大幅度減少閘瓦磨損率。除此以外，還可以同最高車速設(shè)限結(jié)合，將由于慣性而造成的飛車問(wèn)題減少，實(shí)現(xiàn)鐵礦日常生產(chǎn)效率的提高。

2 變頻技術(shù)在礦用電機(jī)車中應(yīng)用的重要性

在新時(shí)期背景下，牽引電機(jī)主要應(yīng)用于直流串勵(lì)電機(jī)。在開(kāi)展輸送工作期間，要求電機(jī)具備多種多樣的速度，因此，必須要采取相關(guān)的措施，這便需要司機(jī)能夠控制好牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)速。通常的情況下，最小的輕載運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷最好在額定負(fù)荷的25%-30%以上。由于串勵(lì)式電機(jī)車會(huì)出現(xiàn)較大的啟動(dòng)沖擊，因此，無(wú)法展開(kāi)理想的軟啟動(dòng)[2]。同時(shí)，需要在帶負(fù)荷的條件下切換電機(jī)車司機(jī)控制器，觸頭部位需要承載過(guò)大的沖擊電流，此時(shí)不僅會(huì)增加材料配件的消耗，同時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致觸頭燒壞與短路問(wèn)題的出現(xiàn)。在運(yùn)行期間，缺乏一定的平穩(wěn)性，電機(jī)車司機(jī)無(wú)法操作，也對(duì)檢修造成不利的影響，這便造成電路保護(hù)系統(tǒng)存在危險(xiǎn)性并且不健全。而變頻技術(shù)的深入研發(fā)與大力推廣，在鐵礦生產(chǎn)中得到了廣泛的運(yùn)用，同直流電機(jī)相對(duì)比，能夠具備功率大、效率高、維護(hù)成本低等優(yōu)勢(shì)，不設(shè)電刷與換向器。因此，將變頻技術(shù)應(yīng)用于礦用電機(jī)車中，對(duì)直流電機(jī)做出取代，屬于礦用電機(jī)車的主要發(fā)展趨勢(shì)。除此以外，在礦用電機(jī)車中應(yīng)用變頻技術(shù)，還可以提高電機(jī)車的調(diào)度能力，實(shí)現(xiàn)機(jī)械磨損的減少，進(jìn)而將控制精度提高，實(shí)現(xiàn)備件投入的降低，并且將電機(jī)車的使用周期延長(zhǎng)，符合鐵礦軌道運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展需求。

3 變頻技術(shù)在礦用電機(jī)車上的應(yīng)用

3.1 牽引電機(jī)有著較高的可靠性

由于受到絕緣下降與過(guò)流等因素的約束，極容易損壞直流電牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)子線圈，因?yàn)檗D(zhuǎn)子換向銅頭碳刷極有可能因?yàn)槲醇皶r(shí)清理轉(zhuǎn)子碳粉、受到磨損、容易損耗等因素，造成故障率的增高，而更換損壞配件的成本又較高，因此，通過(guò)三相異步變頻電機(jī)的應(yīng)用，能夠提高一定的可靠性，因?yàn)槭蠡\轉(zhuǎn)子沒(méi)有轉(zhuǎn)向銅頭以及線圈，因此，能夠擁有良好的密閉性能，不會(huì)由于潮濕的環(huán)境而降低絕緣性能，進(jìn)而對(duì)裝置造成損壞的問(wèn)題發(fā)生。相對(duì)比來(lái)講，無(wú)需投入過(guò)多的維修，可以降低故障的發(fā)生概率，并且大幅度減少運(yùn)行的成本。

3.2 良好的性能

通過(guò)對(duì)牽引電動(dòng)機(jī)的增減并列電阻以及串并聯(lián)的借助，從而運(yùn)行架線直流牽引電阻電機(jī)車。在改變負(fù)載的條件下，隨之會(huì)改變直流牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)速，在下坡運(yùn)轉(zhuǎn)期間，也極有可能造成飛車出軌問(wèn)題的發(fā)生。在操作期間，電機(jī)車司機(jī)瞬間的加速，極有可能損壞到牽引電機(jī)。而針對(duì)于無(wú)極類型的交流牽引變頻來(lái)講，存在均勻性優(yōu)勢(shì)，牽引電機(jī)可以將給定的頻率大小作為依據(jù)，從而做出增速或者是減速，其中，可以最低給定<0.1Hz的速度，也可以有效設(shè)計(jì)最高車速限制，哪怕是在下坡輕載的情況下，也可以減少超速飛車問(wèn)題的發(fā)生[3]。雖然司機(jī)在零速啟動(dòng)后瞬時(shí)增加到最高速度，但是電機(jī)車依然能夠在5s以后達(dá)到最高的速度。

3.3 電力消耗少

通過(guò)直流電機(jī)的應(yīng)用，來(lái)對(duì)電阻的電機(jī)車進(jìn)行牽引，在下坡期間，不可對(duì)牽引電網(wǎng)進(jìn)行反饋。因此，在啟動(dòng)電機(jī)車以及減速制動(dòng)期間，直流牽引的電機(jī)車極有可能造成能量浪費(fèi)問(wèn)題的發(fā)生。而針對(duì)于變頻電機(jī)車而言，可以將電機(jī)車設(shè)置為牽引電網(wǎng)饋電功能，進(jìn)而確保上坡列車所消耗的電能可以得到補(bǔ)償，具備極為可觀的節(jié)能效果。

3.4 電機(jī)車的維修減少

針對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)講，存在沖擊力是直流電阻電機(jī)車的主要特性，極有可能造成齒輪的損壞，而對(duì)機(jī)械制動(dòng)頻繁使用，將會(huì)對(duì)閘瓦造成嚴(yán)重磨損，這便需要時(shí)常做出更換。而交流牽引變頻電機(jī)車的應(yīng)用，能夠在變換速度、頻率改變的影響下，在大約5秒的時(shí)間以內(nèi)得到提升，如此，不會(huì)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)造成強(qiáng)烈的沖擊[4]。在運(yùn)轉(zhuǎn)或者是減速停車期間，不需要再進(jìn)行機(jī)械制動(dòng)，如此，可以大幅度減少閘瓦的磨損，同時(shí)，減少交流異步電機(jī)的故障問(wèn)題發(fā)生，并且免去啟動(dòng)電阻。

3.5 啟動(dòng)運(yùn)行平穩(wěn)

在礦用電機(jī)車應(yīng)用變頻技術(shù)的過(guò)程中，將平穩(wěn)運(yùn)行啟動(dòng)，能夠促使操作人員更具舒適感。同時(shí)，從零開(kāi)始啟動(dòng)電流，最大值也不會(huì)超出額定電流的1.5倍，可以將供電容量的相關(guān)要求以及對(duì)電網(wǎng)的沖擊大幅度減輕。

3.6 可操控性與安全性高

在無(wú)電區(qū)環(huán)境下運(yùn)行或者是拉弓斷電的過(guò)程中，電機(jī)車的電機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)換動(dòng)能為電能，可以確保在一定的時(shí)間內(nèi)變頻器依然可以正常運(yùn)作，進(jìn)而將電機(jī)車的無(wú)電制動(dòng)功以及有電制動(dòng)大幅度提高安全性以及可操控性。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，變頻技術(shù)應(yīng)用于礦用電機(jī)車中，能夠強(qiáng)化電機(jī)車的牽引力，并且加大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而達(dá)成轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)的目標(biāo)，同時(shí)，可以起到電氣制動(dòng)電機(jī)車的作用，減少機(jī)車磨損問(wèn)題。除此以外，通過(guò)變頻技術(shù)應(yīng)用于礦用電機(jī)車，還能夠取得良好的節(jié)能效果，幾乎不需要過(guò)多維修關(guān)鍵部件，可以大幅度降低礦用電機(jī)車的維護(hù)成本，為鐵礦企業(yè)帶來(lái)巨大的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。