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井下电机车中变频技术的应用
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【自然课 论文】针对矿用直流架线式电机车在调速过程中采用直流电动机方式而浪费大量电能的问题，提出了一种由交流异步电动机拖动电机车的调速系统方案。下面是小编搜集整理的相关内容的论文，欢迎大家阅读参考。 摘要： 近些年来我国在科技领域不断取得进展，拓展了变频技术应用的广
针对矿用直流架线式电机车在调速过程中采用直流电动机方式而浪费大量电能的问题，提出了一种由交流异步电动机拖动电机车的调速系统方案。下面是小编搜集整理的相关内容的论文，欢迎大家阅读参考。
摘要：近些年来我国在科技领域不断取得进展，拓展了变频技术应用的广度和深度，尤其在开采业中获得了显著的经济效益。与直流电机车相比，变频调速机车的节能效果明显，性价比也更为优越。本文对变频技术在井下架线式电机车中的应用进行了分析和探讨。
关键词：变频技术；井下架线；电机车；应用
前言
架线电机车是促进开采运输机械化的牵引电气设备之一，目前国内井下牵引电动机多为直流电动机，采取串电阻的调速方式。这样一来，换向器和电刷的存在会加大电动机的易损坏程度，增加了系统的维修量。因此，引入变频技术，使用交流牵引电动机和变频调速方式，有利于解决架线式电机车的弊端。
一、变频调速控制技术
随着电力电子技术的飞速发展，自动化控制技术正经历着一场新的变革。变频调速凭借卓越的调速启动、制动性能，高效率、高功率因数和节电功效，广泛的适用领域等被公认为发展前途最为广阔的调速方式。20世纪变压器的出现使改变电压成为一件易事，电力行业由此壮大，长期以来固定的交流电频率得以改变，变频调速技术的出现极大地提高了频率的利用效率。为了使变频调速控制运行正常，需要开环和闭环两类系统控制。开环负责简便控制，能够达到特性较硬、调速范围较宽和较平滑的效果。当负载对调速精度和转矩控制要求较低时，转速开环控制即可满足，对于要求较高的情况则需使用闭环反馈控制。闭环控制仍然利用速度反馈，而简单的速度负反馈只在一定程度上确保了调速精度，无法对转矩进行控制；遇到急剧加速减速时，可能造成电动机系统不稳定，对动态控制的性能欠佳，因而很有必要采用较复杂的反馈控制。
二、变频技术在井下电机车中应用的必要性
（一）直流串励电动机的缺陷
当前井下电机厂使用最多的牵引电动机为直流串励电动机，由于电机车在运输过程中需要获得多种运行速度，必须靠司机操控牵引电动机的转速。直流串励电动机的机械软特性是指，转速n与负载的轻重呈负相关，当电动机的转动力矩大时，转速偏低；当转动力矩减小时，电动机的转速加快。空载的电动机，此时极小的转动力矩对应极高的转速，可能会出现“飞车”现象，不仅严重恶化了换向条件，而且会损害转子，甚至发生人身事故。可见，应对串励电动机进行最低负载的规定，避免在空载下运行。电机车采用串励式调速方式时，会形成较大的启动冲击，无法顺利达到软启动。电机车司机的控制器是带负荷切换装置，在触头形成的冲击电流较大，容易引起短路而损害触头，无形中增加了材料耗费；在调速过程中不易保持平稳，加大了电机车司机操作和检修的困难，无法完善电路的保护系统，安全性能较低。
（二）交流电动机的操作优势
交流变频调速技术正在日趋完善，越来越多地受到生产部门的应用。在开采活动中，交流电机与直流电机相比，拥有更高的功率、效率，更低的维护成本，更方便的无电刷和换向器，交流电动机取代直流电动机在井下电机车的地位指日可待，是矿用电机车发展的新趋势。在井下架线式电机车中推广变频调速技术，能够显著提高电机车的调速性能，减轻设备磨损，降低备品备件的投资，保证控制力度精准，延长设备使用寿命，为完成井下轨道运输任务贡献力量。
三、变频调速的有效策略及应用
（一）交—直—交变频
井下架线式电机车应安装逆变设备，由此可直接获得电网上的直流电，并转化成可调控频率的三相交流电。这样一来，就可将用户较多的直流牵引电机车转变为基础性的交流电机车，并且在改造户后，改造者还能利用电源频率对工作的速度加以控制。
（二）变频调速的应用方法
首先将调速器固定，把换向和调速手柄处的设置调零，并手动关闭交流变频电机车开关，确保电流畅通。通电后，观察报警灯是否亮起，而后对准备灯进行观察，以两灯同时亮起作为开展其后一系列工作的标志。先转动换向手柄，调整到工作所需的方向，等待一段时间后，工作灯亮起机器即可开始工作，可将调速手柄调到机器某功能所需速度。由于运载量过大，超载现象时有发生，此时矿用电机形成短路，变频调速交流电机车的警示灯亮起，正在运行的工作自动停止，工作者可在排除相应隐患之后，通过“复位”实施恢复。
（三）变频技术在井下电机车的应用
三相异步变频调速电动机具有较高的可靠性，故障率低，鼠笼转子无换向铜头和线圈，增加了密闭性，也减少了因潮湿等原因对绝缘性能的损害。同时减少了碳刷的消耗，降低了维修量，运行费用少。在控制器的维护量方面，变频调速控制器换向调速的构成成分是簧管、电位器等，无触点，减少了维修量。在电力消耗方面，将架线式交流牵引变频调速电机车应用到同一牵引电网上，能够将牵引电网馈电功能作为上坡运行列车电能消耗的补偿，大幅提高节电率。在调速性能上，实现了无级调速，调速均匀。最后，交流牵引电动机通过直接转矩控制，在相同的粘着条件下产生更大的牵引力。
四、结语
总之，交流电动机的变频技术深受工业用户欢迎，已经成为电动机调速的新方向。特别是在井下架线式电动车中，它的性能具备非常大的使用空间，在更加恶劣、耗电更大的生产环境中，应用和推广变频技术将有巨大的实际意义。
参考文献：
[1]常爱军,张小明.矿用电机车牵引电动机故障原因及防范措施[J].科技情报开发与经济,2009,(17).
[2]周春志.变频调速装置在煤矿生产中的应用研究[J].价值工程,2011,(7).科学技术
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