浅谈煤矿变频调速电机车的改造与使用
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摘 要 矿用电机车是煤矿生产所需的一种主要的运输装置，随着科学的发展煤矿企业已在电机车上使用变频调速器，并使用交流电动机，已淘汰过去电阻降压调速电机车。变频调速电机车具有适应能力强、节电率高、运行平稳、故障少，维修方便等特点，在煤矿运输中具有非常好的推广使用价值。
关键词 变频调速 交流电动机 节能 降耗 运行平稳
中图分类号：TD64 文献标识码：A
山西汾西矿业公司大巷运输主要采用架线电机车，主要担负井下运输人员、材料设备运输、井下开拓碴石运送等，在我矿运输环节中起着非常重要的作用，因此机车性能的好坏，会直接影响矿井的运输能力。目前国内牵引用电机车运行环境通常比较恶劣，一是电网电压波动大，架线线路高低不平，致使受电器跳动频繁；二是铁轨铺设不是很平整，铁轨的连接块质量欠佳，使得回馈线电阻增大；三是远离变电站的地方电压偏低，最低处甚至不到额定值的60%；四是无电区多，车斗的连接简单，碰撞冲击大。这些都对电机车的电气系统提出了特殊的要求，即要求系统过载能力强，启动力矩大，系统响应快，对瞬时跳弓断电有自适应能力。现该矿改造使用CJY型变频调速电机车，该机车采用性能可靠的三相交流异步电动机和节能显著的变频调速器，取代了过去落后的直流串励电动机和电阻调速器，是该矿架线电机车的一场革命。
过去使用的直流架线电机车具有适应能力差、电能消耗大、故障率高、耐潮性差、运行噪声大、器件使用寿命短、维修费用高、运行速度不好掌握等缺点，在使用变频调速电机车后，各方面性能有所提高，安全高效，大大提高了井下辅助运输能力。下面就我矿井下使用的实际情况，对比电阻降压调速电机车详细阐述变频调速电机车的特点：
变频调速电机车电气工作原理：直流电压经过电容和电抗器滤波后，进入由IGBT组成的三相逆变单元及控制单元和制动单元的IGBT上。由控制单元对IGBT三相逆变单元进行控制，使其满足三相电机在不同工作状态下的各种需求。当机车减速或停车时，利用三相异步电机的发电电流经IGBT三相整流后成为直流电，此电压一旦超过制动电压的设定值，制动IGBT导通，通过外接制动电阻进行能耗制动。司控单元设有“前进”、“后退”、“调速”功能手柄，并且设有“运行”、“报警”指示灯，用以显示变频调速的工作状态，“报警”指示灯亮时，首先要减速停车，待机车停稳后，使用复位按钮进行复位，“报警”指示灯灭，机车可以继续行驶。
1电动机改造
（1）过去电阻调速电机车，经常烧损电动机转子（电枢），按照每年每台电机车烧损三台电机转子，修复一台需要2300元，这样每年每台电机车电动机费用共计6900元/年。而且在井下维修极为不方便，频繁的起吊，造成了大量的人力、物力。（2）电阻调速电机车依靠控制器的频繁切换来控制速度，若控制器接触不良或接地，经常造成单电机运行以及电气制动失灵，安全性能差。3、电阻调速电机车使用直流电动机，而直流电机车有易磨损的换向器、碳刷等，长期连续运转和处于高温状态下散热功能差，绝缘老化快，故障率高，维修费用大。
现使用变频调速电机车采用性能可靠的三相交流电动机，而且该机车具有欠压、短路、过载、过流、过压、过热等保护功能，几乎不存在烧损电动机现象；该机车无需换向器、触头、碳刷等，机车各部本身发热量小，可靠性高，基本免维护。
2节能改造
电阻调速电机车为了满足电机车启动时低速、大转矩的要求，在启动过程中，串入电阻消耗大量电能。电机车达到一定速度后，按照我国矿山的一般情况，电机车处在经济运行状态（电阻全部切除），但大多情况下，为了使电机车处于安全运行状态，还是带电阻运行，因此有相当一部分电能通过电阻而白白消耗。
交流变频调速电机车根据实际需要，变化电机车的电压频率值，实现调速控制，无外加电阻损耗，其与电阻调速车相比，节能35%――50%，与斩波调速车相比节能20%――30%。每天按14h计算，电阻调速电机车需消耗电能约335度，交流变频调速电机车只消耗电能约180度，斩波调速电机车消耗电能约235度。
3运行改造
（1）电阻调速电机车启动速度快，对齿轮冲击大，没有缓冲时间，减速靠闸瓦抱车轮来实现。（2）车辆运行中速度由司机掌握（会出现司机开飞车现象），而且对车、顶车时，速度极难控制，存在安全隐患。
交流变频调速电机车采用变频调速器，速度缓慢上升，避免了齿轮的强烈冲击，延长齿轮使用寿命；机车是全速度段控制，加速和减速全由调速手柄控制，在减速时根本不需要闸瓦抱轮制动，从而减少闸瓦磨损；机车可设定最高速度（例如把最高速度设置为4m/s，那么即使把调速手把至于最高档位，最快速度也只能为4m/s，避免司机“开飞车”发生运输事故；机车设有点动功能和紧急停车功能，对车、顶车、摘挂钩等近距离运行时采用点动功能，特殊情况需紧急制动时，扳动紧急停车按钮，实现紧急停车。
4其它
（1）电阻调速电机车照明系统采用汽车大灯，经常烧坏，并且不防爆；（2）机车各部密封性差，产生电火花等很容易伤人；（3）司机室空间小；（4）机车出现故障后，查找原因比较困难，很多都靠平时经验。
交流变频调速电机车采用LED防爆照明灯，不会产生热量，寿命长、亮度高、高节电；机车司机室宽敞，司机室安全性能好；电机车上各种参数可按照实际情况调整，且装有故障显示功能，系统故障状态下，操作面板的LED显示器会以最高优先级别中断其他显示并进入故障监视状态，以便于正确、快速查找问题，并及时处理。
综上所述，使用变频调速电机车节能高效、安全平稳、故障率小，为煤矿减少了运输成本，赢得了很好的经济和社会效益，相信该机车将会在煤矿运输中得到更广泛的应用，让煤矿企业得到了真正的实惠。