矿用挖掘机现状与发展(电气)

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,G,M,直流发电机,M,代表产品：,系统特点：,WK-4、WK-8、WK-10;P,（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。,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,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,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/660V5%辅助变压器：6kV/400V5%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,“上位人机界面+PLC现场总线+AFE变频传动”三级控制系统简图,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