變頻調速技術在礦用架線式電機車上的應用
地質礦產
作者：孔祥生 吳印虎 張魯
摘要：煤礦的運輸裝置之一是礦用架線式電機車，變頻調速技術在礦用架線式電機車上的應用為煤礦帶來了可觀的經濟效益。文章首先介紹了變頻調速技術的發展，其次闡述了變頻調速技術在礦用電機車上應用的必要性，重點論述了礦用架線電機車上變頻調速技術的應用，為煤礦的安全生產提供了保障。
關鍵詞：變頻調速技術；礦用架線式電機車；煤礦運輸裝置；煤礦安全生產；交流電動機 文獻標識碼：A
中圖分類號：TD641 文章編號：1009-2374（2015）23-0163-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.23.082
礦用架線式電機車是煤礦生產所需的一種主要的運輸裝置，隨著科學的發展，煤礦企業已在電機車上使用變頻調速器，並使用交流電動機，已淘汰過去的電阻降壓調速電機車。傳統的調速方法對煤礦企業的經濟效益和安全生產水平有很大的影響，傳統的電機車電控係統故障頻繁、維修量大、消耗材料配件多且費用高，不能滿足現代生產的需要。而變頻調速電機車具有適應能力強、節電率高、運行平穩、故障少、維修方便等特點，在煤礦運輸中具有非常好的推廣使用價值。
1 變頻調速技術
近幾年來，電力電子技術飛速發展，自動化控製技術也不甘落後，電氣傳動技術已經經曆著一場新的變革，交流變頻技術取代直流變頻技術已經成為必然。變頻調速以其優異的調速啟動、製動性能，高效率、高功率因數和節電效果，廣泛的適用範圍及其他許多優點而被國內外公認為最有發展前途的調速方式。交流調速中最活躍、發展最快的就是變頻調速技術。變頻調速是交流調速的基礎和主幹內容。20世紀變壓器的出現使改變電壓變得很容易，從而造就了一個龐大的電力行業。長期以來，交流電的頻率一直是固定的，變頻調速技術的出現使頻率變為可以充分利用的資源。
2 變頻調速技術在礦用電機車上應用的必要性
當今形勢下，直流串勵電機經常使用的是牽引電機。在輸送的過程當中，電機要求各種各樣的速度，為此務必實施相應的策略，這就要求司機對牽引電機的轉速進行控製。直流串勵電機有著機械軟特性，也就是說其轉速會在負載輕重的影響之下發生改變，換言之，電機在轉動力矩大的情況下轉速低，倘若減小轉動力矩，就能夠提升電機的轉速。在電機空載的情況下，因為其轉動力矩十分小，所以具備十分快的轉速，能夠出現“飛車”的情況。這個時候不但會導致換向條件的惡化，而且還會使轉子損壞，導致人身安全事故的出現。因此串勵電機不利於在空載的情況下運轉，在通常情況下，輕載運轉的最小負荷應當在額定負荷的25%～30%以上。由於串勵式調速方式的電機車能夠形成比較大的啟動衝擊，因此不可以進行理想的軟啟動。電機車司機控製器借助帶負荷進行切換，在觸頭承受著較大的衝擊電流，這會出現短路且使觸頭燒壞的情況，導致材料消耗的增多。在進行調速的時候不夠平穩，電機車司機難以操作，也不便於檢修，這導致電路保護係統的不健全和危險性。
在交流變頻調速技術越來越進步的影響下，生產實踐當中被日益普遍地應用，與直流電機進行比較，交流電機有著維護費用少、效率高、功率大的特點，沒有換向器與電刷，為此，在礦用機車上通過交流電機代替直流電機是礦用電機車的發展趨勢。變頻調速技術在礦用電機車上的應用和推廣，能夠使電機車的調度性能提升，減少裝置的磨損，提升控製精度，降低備件的投入，延長裝置的應用年限，進而與煤礦井下軌道輸送發展的需要相符合。
3 變頻調速技術在礦用架線電機車上的應用
3.1 牽引電機有著較高的可靠性