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矿用挖掘机电气调速系统现状与发展一、矿用挖掘机调速系统现状目前运行于挖掘机上的电气调速系统共有三种形式:1.发电机-电动机组直流调速系统2.可控硅直流调压调速系统3.交流变频调速系统1.发电机-电动机组直流调速系统发电机-电动机组直流调速系统简图直流电动机高压原动机GM直流发电机M代表产品：系统特点：WK-4、WK-8、WK-10;P&H-1900、2100；BE-195B等（1）简单、熟悉；（2）耗电量大；（3）直流电动机故障率高；（4）技术落后，被各行业淘汰。2.可控硅直流调压调速系统M可控硅反并联桥直流电动机可控硅直流调压调速系统简图无功功率补偿装置代表产品：系统特点：P&H-2100、2300、2800、4100（1）较节电；（2）需要大容量的动态无功功率补偿装置，以改善可控硅直流调速功率因素低的问题；（3）动态无功补偿装置为特殊设计；（4）直流电动机故障率高；（5）可控硅直流调速有逐步被取代的趋势。3.交流变频调速系统交流变频调速系统简图M交流变频电动机网侧AFE变流器逆变器代表产品：系统特点：WK-20、WK-27、WK-35、WK-12;（1）效率高、节电；（2）功率因素可高达1，对电网无谐波污染；（3）交流电动机故障率低，设备出动率高；（4）技术先进，代表当今调速系统发展趋势；（5）设备成本较高。系统名称调速类型技术特点技术性能技术成熟性可靠性生产效率制造成本维修费用电动机类型能耗功率因素噪音备注发电机电动机直流调速系统直流调速传统系统落后成熟差低低高直流电动机高一般大可控硅直流调速系统直流调速直流调速动态无功补偿较先进直流装置成熟无功补偿不成熟一般（因动态无功补偿不成熟）较高较高较高直流电动机节能10%低小设置电气间以解决温度，防尘、防震变频调速系统交流调速变频调速先进成熟高高（具有自动轻载升频功能，提高10%）高低（降80%）交流电动机节能17%高小设置电气间以解决温度，防尘、防震根据性价对照表得出以下结论：电气传动与自动化技术发展到今天，在挖掘机这种特定的工况条件下，应当选变频调速方案，因为变频系统在技术成熟性、先进性、系统整体可靠性、生产效率、维修费用、节能、功率因素等方面存在优势，唯一不足的是制造成本即初投资高一些，但综合效益要远大于机组或由于动态无功补偿技术仍不成熟的直流可控硅调速方案。三种系统性价比对照二、矿用挖掘机调速系统发展针对不同斗容，选择合理的性价比，矿用挖掘机变频调速系统可选用如下三种形式：1.整流单元、公用直流母线变频调速系统；2.可控硅整流回馈单元、公用直流母线变频调速系统；3.AFE整流回馈单元、公用直流母线变频调速系统。变频调速其优越的调速性能和交流电动机的高可靠性注定了它将逐步取代直流调速系统成为电气调速的主力军。矿用挖掘机采用变频调速系统也将是技术发展的必然结果；太原重工已经对WK-4、8、12、20、27、35进行了全系列变频调速系统设计。1.整流单元、公用直流母线变频调速系统整流单元、公用直流母线变频调速系统简图公用直流母线整流单元提升/行走1逆变器M3～M3～M3～M3～M3～M3～M3～回转逆变器推压/行走2逆变器制动单元R+-～应用产品：系统特点：WK-4、WK-8、WK-12（1）卓越的变频调速性能；（2）运行可靠性高；（3）能量不可回馈，相对耗能较高。2.可控硅整流回馈单元、公用直流母线变频调速系统可控硅整流回馈单元、公用直流母线变频调速系统可控硅整流回馈单元公用直流母线提升/行走1逆变器M3～M3～M3～M3～M3～M3～M3～回转逆变器推压/行走2逆变器+-～应用产品：系统特点：WK-8、WK-10（1）卓越的变频调速性能；（2）能量可回馈到电网，节电；（3）为降低逆变失败电流，需在逆变桥回路串联电阻器。3.AFE整流回馈单元、公用直流母线变频调速系统提升/行走1逆变器M3～M3～M3～M3～M3～M3～M3～公用直流母线AFE整流/回馈单元AFE主AFE从AFE整流回馈单元、公用直流母线变频调速系统简图提升2逆变器提升/行走1逆变器回转逆变器应用产品：系统特点：WK-20、WK-27、WK-35、WK-12（1）卓越的变频调速性能；（2）允许电网电压波动范围大+10%，-30%（1分钟）（3）功率因素可达1，或进行无功补偿（可调整）；（4）无谐波分量，对电网无污染；（5）无逆变失败，运行可靠；（6）能量可回馈、节电；（7）代表目前最先进的变频调速技术。大型矿用挖掘机电气系统简介1、进线电源：6kVAC3相50Hz2.高、低压集电环3.主变压器：6kV/660V±5%辅助变压器：6kV/400V±5%特点：干式环氧树脂浇注、副边绕组为铜箔，具有温度保护。4.变频调速及自动化系统AFE整流回馈单元、公用直流母线变频调速系统简图AFE主提升/行走1提升2回转M3～AFE从6KV高压受电器高压负荷开关隔离开关主接触器主变压器6KV/2×0.66KVM3～M3～M3～M3～M3～M3～M3～公共直流母线推压/行走2AFE整流回馈单元逆变器“上位人机界面+PLC现场总线+AFE变频传动”三级控制系统简图人机界面2#提升1#提升2#AFE1#AFE司机室ET200回转推压MPIPSCPUDPPLCPROFIBUSDP（通讯线）司机室AFE整流回馈单元逆变器SM338推压编码器提升编码器变频调速柜操作台矿用变频电动机具有如下特点：（1）留有充足的转矩与温升裕度，确保电机的出力、运行可靠性及长寿命；（2）非传动端采用进口绝缘轴承，以避免轴电流形成；（3）设置轴接地滑环，为轴电流提供接地通道；（4）采用C级绝缘材料，提高电机的温升裕度；（5）转子笼条为铜合金材料，端部焊接采用感应焊一次成型，确保笼条的焊接质量，以适应挖掘机大扭矩、频繁起制动的运行工况；（6）埋设热敏电阻，对电机进行过热保护。5.变频电动机提升电动机行走电动机6.变频电动机控制特性曲线图中实线为变频电动机控制特性曲线，虚线为直流电动机控制特性曲线，从图示可看出：（1）最大挖掘力下的持续速度更大，挖掘时更显有力快速；（2）满斗或空斗的最大运行速度更高，作业效率会更高；（3）实线较之虚线其包络面积更大，说明变频系统较直流系统生产效率会更高VM100%100%150%150%100%75%变频电动机控制特性曲线谢谢！启动画面主控画面电机过热故障指示逆变器状态指示辅助机构故障指示润滑系统故障指示