浅谈变频电机车在煤矿运输中发展趋势

池渤

【摘要】在煤矿运输过程中，我国采用的运输方式是有轨运输，有轨运输的动力设备我们大多数采用的是矿用蓄电池电机车，也就是说电机车运输的动力是蓄电池。但是直流电机车在防爆环境下有很多局限，而变频电机车可以弥补这些局限性，所以变频电机车在煤矿运输中是未来的核心。

【关键词】煤矿运输；变频电机车

我国的煤矿运输的过程中，大部分使用的是以直流电动机做为动力核心的矿用蓄电池电机车，在防爆环境中更是如此。直流电机车的工作性能是很好的，在矿用电动机的使用工具历史上，直流电动机在其中占有很大的比例，在机车动力牵引上发挥着很大的作用。但是现在的煤矿运输中，变频电机车慢慢成为主流。

一、直流电动机的局限性

直流电机车在煤炭运输中占主流地位，在防爆中也是如此。防爆环境下，直流电机车被作为防爆形式的防爆型矿用电机车，但是，直流电机车在运行过程中由于碳刷的使用会产生强烈的换向火花，为了防止爆照的发生，防爆型直流电机车必须将外壳打造为十分坚固厚实的绝缘的外壳，为了保证机壳的防水性和密封性良好，电机外壳的密封部分和防水部分制造时是十分复杂的。但是存在仍然的问题是，即使电机外壳密封性和防水性能够得到保证，但是直流防爆型电机车在各种复杂的使用情况下，它的适应性和长久性问题现在还没有得到根本的解决。防爆型直流电机车仍然存在容易发生故障，很难进行维修，电机车的可用寿命短的这些缺点。碳刷和相关部件的耐用性问题现在都没有得到解决。

矿用直流电机车在启动和制动时，存在着电流大且不容易被控制的现象，这个现象也成为了电机车防爆结构复杂性较高的原因。在正常的实际操作过程中，启动和运行时，调速手柄首先要挂在1档位置，此时电机车所获取的电压是最低的，电枢电流也是最小的。电机车启动了以后，我们可以把手柄从低档位调节到高档位，电机车获得电压由低到高，电机车逐步加速，当档位达到4档时，蓄电池电压全部被加到了电机车上，这个时候电机车中的电流达到了最大，电机车的速度也是最高。但是在实际工作过程中，有载荷、坡道、电机车车轮脱轨等现象，这些现象会影响机车使其无法在挂档在前三个启动档档位下启动，电机车达不到需要的启动力。这种情况下，为了使启动力达到要求，电机车只能采取全压启动的方式，但是全压启动时，即直接使用第4档启动时，我们由上文可以知道此时电机电流是最大的，倘若此时载荷、坡道或者电机车车轮脱轨这些因素发生一个时，电机遇到阻碍被卡住，此时因为大电流会使熔断器产生高温而被熔断，机车停止运行，这就是在防爆环境下直流牵引方式的局限处之一，除此之外，电机车启动时所引起的瞬间大电流也会损坏电机车，蓄电池也经常因为过度放电而造成机车损坏缩短使用时间。在档位切换过程中，调档也会出现火花引起危险。直流电机车在防爆下的局限性造成了机车防爆结构复杂，整体防爆负担很重。

二、变频电机车的优点

变频技术迅速发展，现在已经达到成熟。现在已经出现了以交流电机车为动力核心的防爆型矿用蓄电池电机车。变频电机车采用T 1-T 6，T 1-T 6是由6个可以快速关断的功率二极管组成的软件，微电脑程序集中进行控制和协调这六个功率二极管，它们可以把直流电逆改为三相交流电，而且可以控制输出电压的频率按照规定曲线或方式进行改变、可以调整操控，实现对变频电机车的恒扭矩和恒功率调速这一想法。因此T 1 T 6也被称为无触点开关。在变频电机车的启动过程中，可以按照先前设定好的变化速率控制变频器所输出的电压幅值和频率，由小到大逐步增加，即给电机车所施加的电压永远都是逐渐增加的，不会发生突然变化的情况。因为电压是逐步增加的，所以当电机车的转子开始转动时，电机车上电压因转子引起感应电势，这使得电机车电流受到一定的限制，电路、电器也不会因为持续产生过大的电流而产生高温高热发生熔断，这就是变频电机车的软启动。

从变频电机车的电路结构和它的软启动来说，变频电机车具有这些优点，比如电路中采用的是T 1 T 6；不会有过高启动电流。在现实操作过程中，倘若发生因为某些原因而引起机车电机受到阻碍的情况，电机车里的转子就停止转动，此时，通过机车中的传感器，变频器会感应到这种情况，从而立刻自动将电机上的电压和频率调节下来，防止电流过大损坏电机现象的发生。因为变频器的各种保护机构具有完善性和稳定性，所以变频电机车不会被电流过大引起损耗，电路中的熔断器被烧断现象也减少了，从而延长了蓄电池的使用寿命。通过转子产生感应电势对电流的抑制，以及T 1 T 6的使用都给变频电机车的防爆结构减轻了负担，也降低了防爆机构复杂性，而且制作成本也很小。变频电机车除了在电路结构上有很多优点之外，在控制理论上，因为采用了变频技术，所以使变频电机车的工作能力几乎与直流电机相同。

三、总结

整体来说，变频电机车的结构与直流电机车相比较为简单，尤其是因为变频电机车是感应式电机车，所以省下了碳刷的使用，没有碳刷的使用也就没有了换向火花，而且变频电机车使用时间长，方便维修，在爆炸环境，变频防爆结构也增加了电机车使用时的安全性。所以变频电机车是煤炭运输中逐渐成为主流方式。

参考文献

[1]任国阳，杜冰冰.矿用变频电机车用于防爆施工环境的优越性.电气防爆，2006年1期.

[2]刘伟.无刷直流电机在矿用蓄电池电机车上的应用研究.山东科技大学，2012.