井下電機車中變頻技術的應用
針對礦用直流架線式電機車在調速過程中采用直流電動機方式而浪費大量電能的問題，提出了一種由交流異步電動機拖動電機車的調速系統方案。下面是小編搜集整理的相關內容的論文，歡迎大家閱讀參考。
摘要：近些年來我國在科技領域不斷取得進展，拓展了變頻技術應用的廣度和深度，尤其在開采業中獲得了顯著的經濟效益。與直流電機車相比，變頻調速機車的節能效果明顯，性價比也更為優越。本文對變頻技術在井下架線式電機車中的應用進行了分析和探討。
關鍵詞：變頻技術；井下架線；電機車；應用
前言
架線電機車是促進開采運輸機械化的牽引電氣設備之一，目前國內井下牽引電動機多為直流電動機，采取串電阻的調速方式。這樣一來，換向器和電刷的存在會加大電動機的易損壞程度，增加了系統的維修量。因此，引入變頻技術，使用交流牽引電動機和變頻調速方式，有利于解決架線式電機車的弊端。
一、變頻調速控制技術
隨著電力電子技術的飛速發展，自動化控制技術正經歷著一場新的變革。變頻調速憑借卓越的調速啟動、制動性能，高效率、高功率因數和節電功效，廣泛的適用領域等被公認為發展前途最為廣闊的調速方式。20世紀變壓器的出現使改變電壓成為一件易事，電力行業由此壯大，長期以來固定的交流電頻率得以改變，變頻調速技術的出現極大地提高了頻率的利用效率。為了使變頻調速控制運行正常，需要開環和閉環兩類系統控制。開環負責簡便控制，能夠達到特性較硬、調速范圍較寬和較平滑的效果。當負載對調速精度和轉矩控制要求較低時，轉速開環控制即可滿足，對于要求較高的情況則需使用閉環反饋控制。閉環控制仍然利用速度反饋，而簡單的速度負反饋只在一定程度上確保了調速精度，無法對轉矩進行控制；遇到急劇加速減速時，可能造成電動機系統不穩定，對動態控制的性能欠佳，因而很有必要采用較復雜的反饋控制。
二、變頻技術在井下電機車中應用的必要性
（一）直流串勵電動機的缺陷
當前井下電機廠使用最多的牽引電動機為直流串勵電動機，由于電機車在運輸過程中需要獲得多種運行速度，必須靠司機操控牽引電動機的轉速。直流串勵電動機的機械軟特性是指，轉速n與負載的輕重呈負相關，當電動機的轉動力矩大時，轉速偏低；當轉動力矩減小時，電動機的轉速加快。空載的電動機，此時極小的轉動力矩對應極高的轉速，可能會出現“飛車”現象，不僅嚴重惡化了換向條件，而且會損害轉子，甚至發生人身事故�？梢姡瑧獙Υ畡铍妱訖C進行最低負載的規定，避免在空載下運行。電機車采用串勵式調速方式時，會形成較大的啟動沖擊，無法順利達到軟啟動。電機車司機的控制器是帶負荷切換裝置，在觸頭形成的沖擊電流較大，容易引起短路而損害觸頭，無形中增加了材料耗費；在調速過程中不易保持平穩，加大了電機車司機操作和檢修的困難，無法完善電路的保護系統，安全性能較低。
（二）交流電動機的操作優勢
交流變頻調速技術正在日趨完善，越來越多地受到生產部門的應用。在開采活動中，交流電機與直流電機相比，擁有更高的功率、效率，更低的維護成本，更方便的無電刷和換向器，交流電動機取代直流電動機在井下電機車的地位指日可待，是礦用電機車發展的新趨勢。在井下架線式電機車中推廣變頻調速技術，能夠顯著提高電機車的`調速性能，減輕設備磨損，降低備品備件的投資，保證控制力度精準，延長設備使用壽命，為完成井下軌道運輸任務貢獻力量。
三、變頻調速的有效策略及應用
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井下架線式電機車應安裝逆變設備，由此可直接獲得電網上的直流電，并轉化成可調控頻率的三相交流電。這樣一來，就可將用戶較多的直流牽引電機車轉變為基礎性的交流電機車，并且在改造戶后，改造者還能利用電源頻率對工作的速度加以控制。
�。ǘ┳冾l調速的應用方法
首先將調速器固定，把換向和調速手柄處的設置調零，并手動關閉交流變頻電機車開關，確保電流暢通。通電后，觀察報警燈是否亮起，而后對準備燈進行觀察，以兩燈同時亮起作為開展其后一系列工作的標志。先轉動換向手柄，調整到工作所需的方向，等待一段時間后，工作燈亮起機器即可開始工作，可將調速手柄調到機器某功能所需速度。由于運載量過大，超載現象時有發生，此時礦用電機形成短路，變頻調速交流電機車的警示燈亮起，正在運行的工作自動停止，工作者可在排除相應隱患之后，通過“復位”實施恢復。
（三）變頻技術在井下電機車的應用
三相異步變頻調速電動機具有較高的可靠性，故障率低，鼠籠轉子無換向銅頭和線圈，增加了密閉性，也減少了因潮濕等原因對絕緣性能的損害。同時減少了碳刷的消耗，降低了維修量，運行費用少。在控制器的維護量方面，變頻調速控制器換向調速的構成成分是簧管、電位器等，無觸點，減少了維修量。在電力消耗方面，將架線式交流牽引變頻調速電機車應用到同一牽引電網上，能夠將牽引電網饋電功能作為上坡運行列車電能消耗的補償，大幅提高節電率。在調速性能上，實現了無級調速，調速均勻。最后，交流牽引電動機通過直接轉矩控制，在相同的粘著條件下產生更大的牽引力。
四、結語
總之，交流電動機的變頻技術深受工業用戶歡迎，已經成為電動機調速的新方向。特別是在井下架線式電動車中，它的性能具備非常大的使用空間，在更加惡劣、耗電更大的生產環境中，應用和推廣變頻技術將有巨大的實際意義。
參考文獻：
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