池渤

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

【關(guān)鍵詞】煤礦運輸；變頻電機車

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

一、直流電動機的局限性

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

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

二、變頻電機車的優(yōu)點

變頻技術(shù)迅速發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)達到成熟?，F(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了以交流電機車為動力核心的防爆型礦用蓄電池電機車。變頻電機車采用T 1-T 6，T 1-T 6是由6個可以快速關(guān)斷的功率二極管組成的軟件，微電腦程序集中進行控制和協(xié)調(diào)這六個功率二極管，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)定曲線或方式進行改變、可以調(diào)整操控，實現(xiàn)對變頻電機車的恒扭矩和恒功率調(diào)速這一想法。因此T 1 T 6也被稱為無觸點開關(guān)。在變頻電機車的啟動過程中，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，即給電機車所施加的電壓永遠都是逐漸增加的，不會發(fā)生突然變化的情況。因為電壓是逐步增加的，所以當(dāng)電機車的轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，電機車上電壓因轉(zhuǎn)子引起感應(yīng)電勢，這使得電機車電流受到一定的限制，電路、電器也不會因為持續(xù)產(chǎn)生過大的電流而產(chǎn)生高溫高熱發(fā)生熔斷，這就是變頻電機車的軟啟動。

從變頻電機車的電路結(jié)構(gòu)和它的軟啟動來說，變頻電機車具有這些優(yōu)點，比如電路中采用的是T 1 T 6；不會有過高啟動電流。在現(xiàn)實操作過程中，倘若發(fā)生因為某些原因而引起機車電機受到阻礙的情況，電機車里的轉(zhuǎn)子就停止轉(zhuǎn)動，此時，通過機車中的傳感器，變頻器會感應(yīng)到這種情況，從而立刻自動將電機上的電壓和頻率調(diào)節(jié)下來，防止電流過大損壞電機現(xiàn)象的發(fā)生。因為變頻器的各種保護機構(gòu)具有完善性和穩(wěn)定性，所以變頻電機車不會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)電勢對電流的抑制，以及T 1 T 6的使用都給變頻電機車的防爆結(jié)構(gòu)減輕了負擔(dān)，也降低了防爆機構(gòu)復(fù)雜性，而且制作成本也很小。變頻電機車除了在電路結(jié)構(gòu)上有很多優(yōu)點之外，在控制理論上，因為采用了變頻技術(shù)，所以使變頻電機車的工作能力幾乎與直流電機相同。

三、總結(jié)

整體來說，變頻電機車的結(jié)構(gòu)與直流電機車相比較為簡單，尤其是因為變頻電機車是感應(yīng)式電機車，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，而且變頻電機車使用時間長，方便維修，在爆炸環(huán)境，變頻防爆結(jié)構(gòu)也增加了電機車使用時的安全性。所以變頻電機車是煤炭運輸中逐漸成為主流方式。

參考文獻

[1]任國陽，杜冰冰.礦用變頻電機車用于防爆施工環(huán)境的優(yōu)越性.電氣防爆，2006年1期.

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