這篇文章主要對直流調速電機車和交流變頻調速電機車調速性能、調速器維修量、機車傳動維修量、爬坡能力、在直流牽引電機方面的可靠性、節能性、及經濟效益等方面進行了分析和比較,為電機車選型或改造提供技術及理論指導依據。
一、調速性能比較
直流調速器電機車:
①有級分檔調速,無法均勻調速,在低速行駛時司機需不停地在1檔和零檔轉換來獲得慢速運行;
②調速器只能加速,不可以減速,減速必須靠電制動或手制動來實現;
③直流電機的轉速是隨負載變化的,尤其是在下坡道運行時,機車可以開得飛快,容易出事故;
④不允許司機突然加速,否則損壞電機和調速器。
變頻調速電機車:
①為無級均勻調速,更低可調至0.1 Hz;
②為全速度段控制方式,速度可以調高也可以調低,車速的快慢與停車完全由調速手把控制;
③可設定礦用電機車更高車速限制,一旦車速設定好,即使是在下坡道行駛,機車也不會超過所設定的車速,可以有效避免了司機由于開飛車造成的事故;
④允許司機在零速起動時突然加速到更大值,因變頻調速器的頻率上升時間為5 s,即使司機違反操作規程突然加速,機車仍按5s時間到更大值。
二、調速器維修量比較
直流調速器由于凸輪控制觸頭的通與斷,斷開時產生的電弧,經常燒觸頭,所以維修量很大。變頻調速器沒有觸頭,接點基本無維修。
三、機車傳動維修量比較
直流電阻調速電機車:
①由于電阻調速沒有緩沖時間,尤其是突然加速時很容易造成齒輪的沖擊損壞;
②電阻調速的電機車減速是靠閘瓦片抱車輪實現的,所以閘瓦片使用壽命很短,需經常更換。
交流變頻調速電現車:
①由于變頻調速器上升速度緩慢,所以避免了齒輪之間沖擊,延長了齒輪的使用壽命;
②由于變頻調速電機車是全速度段控制,加速和減速全由調速手柄控制,所以在減速時根本不需要閘瓦片抱車輪,因此閘瓦片基本不磨損。
四、爬坡能力比較
電阻直流調速電機車只能在≤11‰的坡道上運行,由于沒有零速制動功能,在上坡停車時機車也有可能會向下坡方向溜車,此時若想用手制動,是來不及的。變頻調速機車可在60‰的大坡道上運行,并可以在上坡時僅用零速制動功能就能將列車制動在60‰的大坡道上,并且還可以再啟動把重載拉上來。
五、節能性比較
由于直流調速器電機車帶有電阻器運行,因此電能白白消耗在電阻上,同時由于電阻發熱導致電阻瓷架和電阻片燒壞。變頻調速電機車不用高耗能降壓電阻,節電率可達35%,如果一個獨立供電系統全部采用變頻調速電機車,電機車可設置成慣性饋電功能,那么就可以利用機車下坡道拉重載車時電機發出的電能回饋到直流架線上,供給此時在上坡道運行的空載電機車電能,這樣節電率可大于60%。
六、電機可靠性比較
直流電機轉子上因為有線圈和易磨損的換向銅頭、碳刷等,故障率高、維修費用大。
三相異步交流電機可靠性高,其轉子上沒有線圈和換向銅頭,而是由鑄鋁和硅鋼片壓制成的鐵滾子,故可稱為永不損壞。
七、經濟效益分析
直流電阻調速電機車是100年前英國人設計的,它的耗電多,維修量大,維修費用高，這也是業內人士所公認的。變頻調速器節電率為35%,按7 t電機車2臺22 kW電機每天運行18 h計算,日節電277.2 kW?h,如果電費按0.5元/kW?h計算,日節電費138.6元,1年節電費56 450.4元。如果整個供電系統全部采用頻調速電機車,電機車設置向直流架線饋電功能,則1年節電費可達7萬余元。
由于變頻交流調速采用交流電機,其轉子不損壞,調速器不用更換觸頭、導電板和凸輪,基本不維修。閘瓦片基本不磨損、不需更換,1年節約的材料費工時費可達1萬元(僅修1臺直流電機就5 000元)。
以上就是關于變頻調速電機車和直流調速電機車的比較及分析。
