礦用電機車變頻技術的應用

（魯中礦業有限公司采礦部，山東濟南市，271100）王 振

在鐵礦日常生產中，礦用電機車屬于最為常見又最為關鍵的運輸設備，隨著時代的不斷發展，科技的不斷進步，將變頻技術應用于礦用電機車中已十分普遍，可以將以往的電阻降壓電機車淘汰，彌補以往電機車配件材料消耗大、維修量大、電控系統頻繁故障、維護成本高等不足，進而提高鐵礦企業的生產效率以及經濟效益，對其應用的策略加以分析，能夠有效達成維修便利、故障少、平穩運行、節電率高、適應能力強等目標。

1 變頻技術

現如今，正在迅速發展電力電子技術，同樣，自動化控制技術也得到了深入研發與大力推廣，針對于電氣傳動技術而言，目前正在經歷一場全新的改革，通過交流變頻技術對直流變頻技術取代已經越來越廣泛。節電、高功率因數、高效率、制動性能、調速啟動是變頻技術的主要優勢，目前存在極為廣闊的應用范圍，并且已經被國內外公認為最具發展前途的一種調速模式。變頻技術屬于交流調速的基礎和主要內容[1]，交流電頻率始終是固定度，變頻技術的研發與推廣，可以促使頻率成為可充分應用的一種資源。

變頻技術能夠展開全速度控制，操作人員通過調速手柄便能夠到達指定的位置，電機可以將需要的頻率作為依據運作，將電機工作期間的慣性大幅度減少。同時，通過調速手柄的應用，可以對速度頻率做出調節，大幅度減少閘瓦磨損率。除此以外，還可以同最高車速設限結合，將由于慣性而造成的飛車問題減少，實現鐵礦日常生產效率的提高。

2 變頻技術在礦用電機車中應用的重要性

在新時期背景下，牽引電機主要應用于直流串勵電機。在開展輸送工作期間，要求電機具備多種多樣的速度，因此，必須要采取相關的措施，這便需要司機能夠控制好牽引電機的轉速。通常的情況下，最小的輕載運轉負荷最好在額定負荷的25%-30%以上。由于串勵式電機車會出現較大的啟動沖擊，因此，無法展開理想的軟啟動[2]。同時，需要在帶負荷的條件下切換電機車司機控制器，觸頭部位需要承載過大的沖擊電流，此時不僅會增加材料配件的消耗，同時，還會導致觸頭燒壞與短路問題的出現。在運行期間，缺乏一定的平穩性，電機車司機無法操作，也對檢修造成不利的影響，這便造成電路保護系統存在危險性并且不健全。而變頻技術的深入研發與大力推廣，在鐵礦生產中得到了廣泛的運用，同直流電機相對比，能夠具備功率大、效率高、維護成本低等優勢，不設電刷與換向器。因此，將變頻技術應用于礦用電機車中，對直流電機做出取代，屬于礦用電機車的主要發展趨勢。除此以外，在礦用電機車中應用變頻技術，還可以提高電機車的調度能力，實現機械磨損的減少，進而將控制精度提高，實現備件投入的降低，并且將電機車的使用周期延長，符合鐵礦軌道運輸的發展需求。

3 變頻技術在礦用電機車上的應用

3.1 牽引電機有著較高的可靠性

由于受到絕緣下降與過流等因素的約束，極容易損壞直流電牽引電機的轉子線圈，因為轉子換向銅頭碳刷極有可能因為未及時清理轉子碳粉、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，通過三相異步變頻電機的應用，能夠提高一定的可靠性，因為鼠籠轉子沒有轉向銅頭以及線圈，因此，能夠擁有良好的密閉性能，不會由于潮濕的環境而降低絕緣性能，進而對裝置造成損壞的問題發生。相對比來講，無需投入過多的維修，可以降低故障的發生概率，并且大幅度減少運行的成本。

3.2 良好的性能

通過對牽引電動機的增減并列電阻以及串并聯的借助，從而運行架線直流牽引電阻電機車。在改變負載的條件下，隨之會改變直流牽引電機的轉速，在下坡運轉期間，也極有可能造成飛車出軌問題的發生。在操作期間，電機車司機瞬間的加速，極有可能損壞到牽引電機。而針對于無極類型的交流牽引變頻來講，存在均勻性優勢，牽引電機可以將給定的頻率大小作為依據，從而做出增速或者是減速，其中，可以最低給定<0.1Hz的速度，也可以有效設計最高車速限制，哪怕是在下坡輕載的情況下，也可以減少超速飛車問題的發生[3]。雖然司機在零速啟動后瞬時增加到最高速度，但是電機車依然能夠在5s以后達到最高的速度。

3.3 電力消耗少

通過直流電機的應用，來對電阻的電機車進行牽引，在下坡期間，不可對牽引電網進行反饋。因此，在啟動電機車以及減速制動期間，直流牽引的電機車極有可能造成能量浪費問題的發生。而針對于變頻電機車而言，可以將電機車設置為牽引電網饋電功能，進而確保上坡列車所消耗的電能可以得到補償，具備極為可觀的節能效果。

3.4 電機車的維修減少

針對于機械傳動系統來講，存在沖擊力是直流電阻電機車的主要特性，極有可能造成齒輪的損壞，而對機械制動頻繁使用，將會對閘瓦造成嚴重磨損，這便需要時常做出更換。而交流牽引變頻電機車的應用，能夠在變換速度、頻率改變的影響下，在大約5秒的時間以內得到提升，如此，不會對傳動系統造成強烈的沖擊[4]。在運轉或者是減速停車期間，不需要再進行機械制動，如此，可以大幅度減少閘瓦的磨損，同時，減少交流異步電機的故障問題發生，并且免去啟動電阻。

3.5 啟動運行平穩

在礦用電機車應用變頻技術的過程中，將平穩運行啟動，能夠促使操作人員更具舒適感。同時，從零開始啟動電流，最大值也不會超出額定電流的1.5倍，可以將供電容量的相關要求以及對電網的沖擊大幅度減輕。

3.6 可操控性與安全性高

在無電區環境下運行或者是拉弓斷電的過程中，電機車的電機通過轉換動能為電能，可以確保在一定的時間內變頻器依然可以正常運作，進而將電機車的無電制動功以及有電制動大幅度提高安全性以及可操控性。

4 結語

綜上所述，變頻技術應用于礦用電機車中，能夠強化電機車的牽引力，并且加大啟動轉矩，進而達成轉速電流雙閉環的目標，同時，可以起到電氣制動電機車的作用，減少機車磨損問題。除此以外，通過變頻技術應用于礦用電機車，還能夠取得良好的節能效果，幾乎不需要過多維修關鍵部件，可以大幅度降低礦用電機車的維護成本，為鐵礦企業帶來巨大的社會效益與經濟效益。