中驾式直流变频调速电机车的应用.pdf

． 娃蓑 科披 2 0 0 1 年 第4 期 中驾式直流变频调速电机车的应用 山东泰山能潭股静有限套司协庄煤矿冯元成 辛显齐焦学刖石全华刘善采 摘要介绍了协庄蠛矿架线电机车利用直流变额调速的原理， 改造电机车调速方式． 并将机车结构改为中阐驾驶武 皋得 了可观 的璺 济教盘 关键词矿用 电机 车中驾 式直流变颤推广应用 概述 I【 电机车控制部分 煤矿井下直流架线电机车调速器通常采用两 种结构 ， 即 电阻调速和可控硅脉冲调速。电阻调速的缺点是机车 运行时其电机与电阻形成串联状态消耗电能， 并且触头式 控树器的维修量 大。可控硅 脉 冲调 速器的缺点 是可控硅 二 作频率太低 3 0 0 H z 左右 ， 因而 电路 中的澹波 电抗 、 滤 波电容、 换向电抗 、 换向电容的电感量很大． 因而体积大。 H 于可控硅关 断也需要耗能 ， 所 以其散率较低。 1 2 电机车圭体部分 我国矿I} } j 电机车从四十年代以来， 一直措用单端前驾 驶方式 ， 它在 安全行车及 司机视觉方面 ， 有着很大 的弱点 1 驾驶室在单端， 驾驶员座位低， 逆向行驶时由于车 身长 ， 有碍驾驶员视线 ， 对于安全行 车极为不利。 2 由于驾驶员坐位 太低 ， 在行 车时驾驶员 只能平视 口 方 ， 根本无法俯视到 电机 车近距离内的道路情况及 障碍 4 身、 驾驶员业在半盲式行 车状态 ， 对于安全驾驶设 有保 障 2 中驾式直流变频调速 电机车的主要原理 变颏直 流电机调速是近 几年来 发展起 来 的一 种先进 技术 ， 它是芬兰霍尔新 基公 司推 出的一种称雄世界 的直流 电机高散调速方式， 具有高智能检测保护措施 ， 频率可高 可低 1 H z 数万 H z ， 即使在极低的频率下工作， 电机的 扭炬也能获得电机全速时扭矩的 9 5 ％， 所以低速启动带 薮能力报强 它结构简单 ， 不怕短路 、 过流 、 过热 、 欠 压 、 过 『 E 等 ， 故工作起来非常可靠 。 1 控 制部分 此技术是采用芬兰霍尔新基公司生产的原装直流变 频电路， 口 T ℃电机直接转矩控翩器， 将架线直流电变为交 流电、 推动交流电机它在设有任何脉冲编码输的情况 F 工作， 仍可对电机进行精确的速度 和转矩控制， 它自身 订多组输出输入检测与对接功能。 1 电机辨别运行 9 9 1 『1 ， 2 速度限幅 2 0组， 3 转矩限幅 2 0组， 4 直流抱闸 I 组， 5 直流励磁 2 I 组， 6 速度 自控谓节 2 3 组， 7 转 镇控制 2 4组 ， 8 磁通优化 2 6 组 ， 9 磁通制动 2 6 组 ， 1 0 电机缺相保护3 0 组 ， 1 1 电机堵转保护3 0 组 ， 1 2 功率检 测 2 4 组 见图 1 。 5 s o y 电蒜籍凡 匿 1 电路原理方框图 2 ． 2 输 部分 采用 日本 东芝公 司最 新生产 的智 能化 I G B T原装 模 块， 它 自身保护功能齐全完备， 不怕电冲击、 短路、 断路、 浪 涌、 欠压、 过压、 过热等， 故工作十分可靠 目前国内大型高 压直流输变电路均采用此原件 不必担心它的损坏。 2 3 机车驱 动部分 新型电机车以交流电机为驱动源， 交流电机只有定子 线圈与转子， 结构极为简单， 易密封、 重量轻、 价格低， 并且 有良好的防潮、 防爆功能， 体积较小， 散热性能极强， 所以 其故障率极低 2 ． 4 车体部分 采用了中驾式驾驶方式， 该机车驾驶室在中间位置， 驾驶员座位较高， 不论机车是正向行驶或逆向行驶， 驾驶 员都能保持 良好的视线， 在行车中可乎视前方及俯视机车 附近的下方， 确保司机视线良好， 大大改善了行车条件。 3 效果评价 中驾式直流变频调速 电机车 ， 到 目前已安全 运行 四个 月， 使用晴况良好， 得到了司机的好评。 维普资讯 2 0 0 1 年 第4 期 葺娃 披 4 3 3 J 要优点 t 1 使R 5 方便灵活， 操作时， 不论是换向手柄， 还是速 度控制手柄 ． 操 作起来都能得一 1 2 , 应手 ， 不费力。 三种电机车调遮器从起 动到匀速行驶 ， 电流曲线如 图 型2电机车爱速器 电流 曲线 困 【 2 视野 橱． 行 车时司机既能平枧前方道路情况 ， 又 能俯 视机车两 旁的巷道情况 ， 消除了半盲式行车状态 3 制动效 果良好 ， 在行 车 中不论是运人 、 运物 ． 都能 可靠的达到煤矿安全规程规定的机车安全运行制动距离 誊 2 0 m、 运科 4 0 m 。 4 低速行驶致带载能力极强 ， 机车在煤仓装仓时， 即 便址把机车速度控制在每秒 0 ． 5 m或 1 加时， 都能达到速 度准确行驶 ， 无时快对 慢现象 ， 并且在装第 一节 车时与装 最后一节车对 都能达到匀速行驶 ， 不象其他控制方式那 样 轻教时使、 重载时慢的现象 5 牵弓 f 力极强， 在大巷原煤运输系统中与其它车辆 相 比， 都 同时挂 1 5 节 3 t 底卸式矿车 ， 它从起动到正常运行 都优于其它车辆， 完全能达到国家对 5 5 0 V 1 0 t 电机车的规 定技术指标 1 5 4 k N 。 6 节 电效果 明显 ， 因为 直流变频 调速控制方 式无 电 容、 电感等加大无功功耗， 并且在制动时它是气制动方式， 不象其它制动方式以耗能制动完成停车， 所以它节电效率 高 ， 经济效益十分突出。 3 ． 2 不足及 改进措施 由于车身偏高 ， 个别 狭窄 不 规则巷道有碍正 常行驶 ， 建议采 取措施 ， 适 当辟低机车高度 ， 保证安全行驶 。 4 效 益和前景 1 该直流变额调速器是引进芬兰霍尔新基公司原装 电路， 具有极强的智能控制技术， 效率极高， 故障极低， 平 均无故障时间达 2 0 万 h 以上。与现在使用的 电阻 调速和 可控硅脉冲调速方式相 比， 耗 电仅为相对 电阻 式的 3 5 ％、 相对可控硅式 的 2 0 ％， 一 台 电机车 ， 两 台 2 g k W 的直流 电 机每天运行 1 8 h可节 电 3 0 2 ． 4 k W h ， 按 0 ． 5 元／ k Wh计， 日节 电费为 1 5 1 ． 2元 ， 年节电费为 5 5 1 8 8元。 2 电机车的中驾 式与气 刹车的有机结 音 ， 彻 底改变 了半盲式行 驶的致命弱点 ， 确保 了行车的安全性 。 作者简介冯元 成． 1 9 8 4年毕 业于大 同煤炭 工业学校 ， 现 为 山东泰山能源股份有限公司协庄煤矿机 电副总工程 师。 上接 第 4 1 页 2 ． 1 缸体 强度捡驻 缸体内径 1 2 5 n m 1 ． 外径 1 4 0 m m， 最薄处外径 1 3 4 ． 5 n a n ． 额定 [作压力 9 8 M P a 。 十 算缸体内壁上的各向应力计算公式为 径向应力 一P 周向应力 砰 l 】 ， I { 2 一 轴向应力 。 z ， P ， 【 一 式中， I L 一 内压 ． 】 { 外半径 ． r 一 内半径 取 P 9 8 M P a ， R1 3 4 ． 5 1 26 7 ． 2 5 n m 1 ， r 1 2 5 ／ 2 6 2 ． 5 r n m 代人 E 式得 一9． 8 M P a ； G 1 3 4 MP a ； o z6 2 MP a 故缸体内壁上的最大应力 ‘ 、 ／ t t 4 8 MP a [ d ] 2 6 0 M P a 为许用应力 ； d] ， l J 6 5 0 1 2 52 6 0 P a ； 4 5钢 冷 拔 后 ≥ 6 5 0MP a 式中 n 为安全系数， 一般取 1 5 2 ． 5 ； 为屈 服极 限强度 由计算可得， 缸体强度能够满足要求。 2 ． 2 活塞扦 短度枝柱 2 ． 2 ． 1 强度校骚 活塞杆工 作 时为 压杆 ， 最 薄弱处 截面为 活柱 筒 的截 面。活柱筒 内直径 d 8 r r a ， 外径 D9 2 cu r n ． 推 力为 1 2 0 k N。 杆 的压应力计算公 式 。 P ／ A 式 中 P 为杆承受的轴向力 ， A为截面积。 将 P 1 2 0 k N， A3 1 4 I ／一 ， 4 1 8 6 8 ． 3 ， 代 凡 上式得 ， 活塞杆 的压应 力为 d 6 4 ． 2 N P a [ 。 ] 2 6 0 N P a ， 故 活塞杆在强 度方面满足要求 。 2 2 2 稳定性校验 柔度计算公式 ； i 式中 是柔度； 是长度系数． 此处取 0 ． 7 ； L为压扦 长度， 此处对应三种规格， 分别为 1 0 7 4 、 1 2 7 4 、 1 4 7 4 m m； i 为 维普资讯