蓄电池电机车调速系统分析及其改造设计

蓄电池电机车调速系统分析及其改造设计

蓄电池电机车调速系统分析及其改造设计
1 引言

矿用电机车是煤矿工业的重要运输工具。由于煤矿井下的工作环境十分恶劣，对电机车
的电气驱动系统要求很高。然而，当前矿用电机车采用结构复杂、造价昂贵、故障率高
、维修费用大的直流电机驱动，调速系统还是采用的原始落后的电阻降压调速方式，这
种多级触头变阻调速器常因触头产生较强火花而烧损，所以维修量大。同时，电机车带
电阻运行导致电能浪费很大。对于高瓦斯矿井，普遍采用防爆型蓄电池电机车作为运输
材料和矸石的工具。多年来，蓄电池电机车一直采用直流电动机串电阻调速方式，从而
使20～25%的电能消耗在电阻上，造成电能的浪费。特别是蓄电池电机车，由于电能消耗
过快，使蓄电池的充电间隔缩短，蓄电池寿命减少。近几年来，随着科学技术的发展，
交流电机的调速问题已经获得圆满的解决。交流电机的调速系统不但性能同直流电机的
性能一样，而且成本和维护费比直流电机系统更低，可靠性更高。用交流电动机取代直
流电动机进行调速势在必行，并且交流电动机有着直流电动机无法比拟的优势。由于直
流调速带有电阻器运行，电能消耗较大，交流变频调速由于不用高耗能的电阻，节电率
可达35%。如果电机车设置成再生回馈制动，可以利用电机车减速或下坡时将电机发出的
电能回馈给蓄电池，这样可以大大节约电能，延长充电时间。

2 异步电动机的四象限特性及能量再生

三相交流异步电机传动系统具有结构简单、工作可靠、造价低廉，效率高，节约能源等
优点，因而被广泛用语蓄电池电机车的改造工程中。

由于矿用电机车工作于井下恶劣的环境中，调速系统处于频繁的起动、制动、加减速等
状态，这样一来，我们就能充分利用三相交流异步电动机的四象限特性进行调速制动：
第一象限和第三象限是电动机的运行状态，分别为正、倒转；第二象限和第四象限是电
动机的发电状态，分别为正、倒转。由于蓄电池电机车