矿用电机车变频技术的应用

（鲁中矿业有限公司采矿部，山东济南市，271100）王 振

在铁矿日常生产中，矿用电机车属于最为常见又最为关键的运输设备，随着时代的不断发展，科技的不断进步，将变频技术应用于矿用电机车中已十分普遍，可以将以往的电阻降压电机车淘汰，弥补以往电机车配件材料消耗大、维修量大、电控系统频繁故障、维护成本高等不足，进而提高铁矿企业的生产效率以及经济效益，对其应用的策略加以分析，能够有效达成维修便利、故障少、平稳运行、节电率高、适应能力强等目标。

1 变频技术

现如今，正在迅速发展电力电子技术，同样，自动化控制技术也得到了深入研发与大力推广，针对于电气传动技术而言，目前正在经历一场全新的改革，通过交流变频技术对直流变频技术取代已经越来越广泛。节电、高功率因数、高效率、制动性能、调速启动是变频技术的主要优势，目前存在极为广阔的应用范围，并且已经被国内外公认为最具发展前途的一种调速模式。变频技术属于交流调速的基础和主要内容[1]，交流电频率始终是固定度，变频技术的研发与推广，可以促使频率成为可充分应用的一种资源。

变频技术能够展开全速度控制，操作人员通过调速手柄便能够到达指定的位置，电机可以将需要的频率作为依据运作，将电机工作期间的惯性大幅度减少。同时，通过调速手柄的应用，可以对速度频率做出调节，大幅度减少闸瓦磨损率。除此以外，还可以同最高车速设限结合，将由于惯性而造成的飞车问题减少，实现铁矿日常生产效率的提高。

2 变频技术在矿用电机车中应用的重要性

在新时期背景下，牵引电机主要应用于直流串励电机。在开展输送工作期间，要求电机具备多种多样的速度，因此，必须要采取相关的措施，这便需要司机能够控制好牵引电机的转速。通常的情况下，最小的轻载运转负荷最好在额定负荷的25%-30%以上。由于串励式电机车会出现较大的启动冲击，因此，无法展开理想的软启动[2]。同时，需要在带负荷的条件下切换电机车司机控制器，触头部位需要承载过大的冲击电流，此时不仅会增加材料配件的消耗，同时，还会导致触头烧坏与短路问题的出现。在运行期间，缺乏一定的平稳性，电机车司机无法操作，也对检修造成不利的影响，这便造成电路保护系统存在危险性并且不健全。而变频技术的深入研发与大力推广，在铁矿生产中得到了广泛的运用，同直流电机相对比，能够具备功率大、效率高、维护成本低等优势，不设电刷与换向器。因此，将变频技术应用于矿用电机车中，对直流电机做出取代，属于矿用电机车的主要发展趋势。除此以外，在矿用电机车中应用变频技术，还可以提高电机车的调度能力，实现机械磨损的减少，进而将控制精度提高，实现备件投入的降低，并且将电机车的使用周期延长，符合铁矿轨道运输的发展需求。

3 变频技术在矿用电机车上的应用

3.1 牵引电机有着较高的可靠性

由于受到绝缘下降与过流等因素的约束，极容易损坏直流电牵引电机的转子线圈，因为转子换向铜头碳刷极有可能因为未及时清理转子碳粉、受到磨损、容易损耗等因素，造成故障率的增高，而更换损坏配件的成本又较高，因此，通过三相异步变频电机的应用，能够提高一定的可靠性，因为鼠笼转子没有转向铜头以及线圈，因此，能够拥有良好的密闭性能，不会由于潮湿的环境而降低绝缘性能，进而对装置造成损坏的问题发生。相对比来讲，无需投入过多的维修，可以降低故障的发生概率，并且大幅度减少运行的成本。

3.2 良好的性能

通过对牵引电动机的增减并列电阻以及串并联的借助，从而运行架线直流牵引电阻电机车。在改变负载的条件下，随之会改变直流牵引电机的转速，在下坡运转期间，也极有可能造成飞车出轨问题的发生。在操作期间，电机车司机瞬间的加速，极有可能损坏到牵引电机。而针对于无极类型的交流牵引变频来讲，存在均匀性优势，牵引电机可以将给定的频率大小作为依据，从而做出增速或者是减速，其中，可以最低给定<0.1Hz的速度，也可以有效设计最高车速限制，哪怕是在下坡轻载的情况下，也可以减少超速飞车问题的发生[3]。虽然司机在零速启动后瞬时增加到最高速度，但是电机车依然能够在5s以后达到最高的速度。

3.3 电力消耗少

通过直流电机的应用，来对电阻的电机车进行牵引，在下坡期间，不可对牵引电网进行反馈。因此，在启动电机车以及减速制动期间，直流牵引的电机车极有可能造成能量浪费问题的发生。而针对于变频电机车而言，可以将电机车设置为牵引电网馈电功能，进而确保上坡列车所消耗的电能可以得到补偿，具备极为可观的节能效果。

3.4 电机车的维修减少

针对于机械传动系统来讲，存在冲击力是直流电阻电机车的主要特性，极有可能造成齿轮的损坏，而对机械制动频繁使用，将会对闸瓦造成严重磨损，这便需要时常做出更换。而交流牵引变频电机车的应用，能够在变换速度、频率改变的影响下，在大约5秒的时间以内得到提升，如此，不会对传动系统造成强烈的冲击[4]。在运转或者是减速停车期间，不需要再进行机械制动，如此，可以大幅度减少闸瓦的磨损，同时，减少交流异步电机的故障问题发生，并且免去启动电阻。

3.5 启动运行平稳

在矿用电机车应用变频技术的过程中，将平稳运行启动，能够促使操作人员更具舒适感。同时，从零开始启动电流，最大值也不会超出额定电流的1.5倍，可以将供电容量的相关要求以及对电网的冲击大幅度减轻。

3.6 可操控性与安全性高

在无电区环境下运行或者是拉弓断电的过程中，电机车的电机通过转换动能为电能，可以确保在一定的时间内变频器依然可以正常运作，进而将电机车的无电制动功以及有电制动大幅度提高安全性以及可操控性。

4 结语

综上所述，变频技术应用于矿用电机车中，能够强化电机车的牵引力，并且加大启动转矩，进而达成转速电流双闭环的目标，同时，可以起到电气制动电机车的作用，减少机车磨损问题。除此以外，通过变频技术应用于矿用电机车，还能够取得良好的节能效果，几乎不需要过多维修关键部件，可以大幅度降低矿用电机车的维护成本，为铁矿企业带来巨大的社会效益与经济效益。