矿用挖掘机现状与发展(电气)课件.ppt

1、直流直流电动机电动机高压高压原动机原动机GM直流直流发电机发电机M系统特点：系统特点：（1）简单、熟悉；）简单、熟悉；（2）耗电量大；）耗电量大；（3）直流电动机故障率高；）直流电动机故障率高；（4）技术落后，被各行业淘汰。）技术落后，被各行业淘汰。M可控硅反并联桥可控硅反并联桥直流直流电动机电动机可控硅直流调压调速系统简图可控硅直流调压调速系统简图无功功率无功功率补偿装置补偿装置系统特点：系统特点：（1）较节电；）较节电；（2）需要大容量的动态无功功率补偿装置，）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；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

2、置为特殊设计；）动态无功补偿装置为特殊设计；（4）直流电动机故障率高；）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。）可控硅直流调速有逐步被取代的趋势。交流变频调速系统简图交流变频调速系统简图M交流变频交流变频电动机电动机网侧网侧AFE变流器变流器逆变器逆变器系统特点：系统特点：（1）效率高、节电；）效率高、节电；（2）功率因素可高达）功率因素可高达1，对电网无谐波污染；，对电网无谐波污染；（3）交流电动机故障率低，设备出动率高；）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；）技术先进，代表当今调速系统发展趋势；（5）设备成本较高。）设备成本较高

3、。系统名称系统名称调速调速类型类型技术技术特点特点技术技术性能性能技术技术成熟性成熟性可靠性可靠性生产效率生产效率制造制造成本成本维修维修费用费用电动机电动机类型类型能耗能耗功率功率因素因素噪噪音音备注备注发电机电发电机电动机直流动机直流调速系统调速系统 直流直流调速调速传统传统系统系统落后落后成熟成熟差差低低低低高高直流直流电动机电动机高高一般一般大大 可控硅直可控硅直流调速流调速系统系统直流直流调速调速直流调直流调速动态速动态无功补无功补偿偿较先进较先进直流装置直流装置成熟成熟无功补偿无功补偿不成熟不成熟一般一般（因动（因动态无功态无功补偿不补偿不成熟）成熟）较高较高较高较高较高较高直流直

4、流电动机电动机节能节能10%低低小小设置电气设置电气间以解决间以解决温度，防温度，防尘、防震尘、防震变频调速变频调速系统系统交流交流调速调速变频变频调速调速先进先进成熟成熟高高高高（具有自（具有自动轻载升动轻载升频功能，频功能，提高提高10%）高高低低（降（降80%）交流交流电动机电动机节能节能17%高高小小设置电气设置电气间以解决间以解决温度，防温度，防尘、防震尘、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，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

5、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。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三种系统性价比对照针对不同斗容，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可选用如下三种形式：1.

6、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；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；3.AFE整流回馈单元、公用直流母线变频调速系统。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；太原重工已经对工已经对WK-4、8、

7、12、20、27、35进行了全系列变频调进行了全系列变频调速系统设计。速系统设计。公用直流母线公用直流母线整流单元整流单元提升提升/行走行走1逆变器逆变器M3M3M3M3M3M3M3回转回转逆变器逆变器推压推压/行走行走2逆变器逆变器制动制动单元单元R+-系统特点：系统特点：（1）卓越的变频调速性能；）卓越的变频调速性能；（2）运行可靠性高；）运行可靠性高；（3）能量不可回馈，相对耗能较高。）能量不可回馈，相对耗能较高。可控硅整流回可控硅整流回馈单元馈单元公用直流母线公用直流母线提升提升/行走行走1逆变器逆变器M3M3M3M3M3M3M3回转回转逆变器逆变器推压推压/行走行走2逆变器逆变器+-

8、系统特点：系统特点：（1）卓越的变频调速性能；）卓越的变频调速性能；（2）能量可回馈到电网，节电）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）为降低逆变失败电流，需在逆变桥回 路串联电阻器。路串联电阻器。提升提升/行走行走1逆变器逆变器M3M3M3M3M3M3M3公用直流母线公用直流母线AFE整流整流/回馈回馈 单元单元 AFE 主主AFE 从从提升提升2逆变器逆变器提升提升/行走行走1逆变器逆变器回转回转逆变器逆变器系统特点：系统特点：（1）卓越的变频调速性能；）卓越的变频调速性能；（2）允许电网电压波动范围大）允许电网电压波动范围大+10%，-30%（1分钟）分钟）（3

9、）功率因素可达）功率因素可达1，或进行无功补偿（可调整）；，或进行无功补偿（可调整）；（4）无谐波分量，对电网无污染；）无谐波分量，对电网无污染；（5）无逆变失败，运行可靠；）无逆变失败，运行可靠；（6）能量可回馈、节电；）能量可回馈、节电；（7）代表目前最先进的变频调速技术。）代表目前最先进的变频调速技术。1、进线电源：、进线电源：6kVAC 3相相 50Hz2.2.高、低压集电环高、低压集电环 3.主变压器：主变压器：6kV/660V 5%辅助变压器：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，具特点：干式环氧树脂浇注、副边绕组为铜箔，具 有温度保护有温度保护

10、。AFE主主提升提升/行走行走1提升提升2回转回转M3AFE从从6KV高压受高压受电器电器高压负荷高压负荷开关开关隔离隔离开关开关主接主接触器触器主变压器主变压器6KV/20.66KVM3M3M3M3M3M3M3公共直流母线公共直流母线推压推压/行走行走2AFE整流回馈单元整流回馈单元逆变逆变器器“上位人机界面上位人机界面+PLC+PLC现场总线现场总线+AFE+AFE变频传动变频传动”三级控制系统简图三级控制系统简图人机人机界面界面2#提升提升1#提升提升2#AFE1#AFE司机室司机室ET200回转回转推压推压MPIPS CPUDPPLCPROFIBUS DP（通讯线）（通讯线）司机室司机

11、室AFE整流回馈单元整流回馈单元逆变器逆变器SM338推压推压编码器编码器提升提升编码器编码器变变 频频 调调 速速 柜柜操操 作作 台台l（1 1）留有充足的转矩与温升裕度，确保电机的出）留有充足的转矩与温升裕度，确保电机的出l 力力、运行可靠性运行可靠性及长寿命及长寿命；l（2 2）非传动端采用进口绝缘轴承，以避免轴电流）非传动端采用进口绝缘轴承，以避免轴电流l 形成；形成；l（3 3）设置轴接地滑环，为轴电流提供接地通道；）设置轴接地滑环，为轴电流提供接地通道；l（4 4）采用）采用C C级绝缘材料，提高电机的温升裕度；级绝缘材料，提高电机的温升裕度；l（5 5）转子笼条为铜合金材料，端

12、部焊接采用感应）转子笼条为铜合金材料，端部焊接采用感应l 焊一次成型，确保笼条的焊接质量，以适应焊一次成型，确保笼条的焊接质量，以适应 l 挖掘机大扭矩、频繁起制动的运行工况；挖掘机大扭矩、频繁起制动的运行工况；l（6 6）埋设热敏电阻）埋设热敏电阻，对电机进行过热保护。，对电机进行过热保护。提提 升升 电电 动动 机机行行 走走 电电 动动 机机图中实线为变频电动机控制图中实线为变频电动机控制特性曲线，虚线为直流电动特性曲线，虚线为直流电动机控制特性曲线，从图示可机控制特性曲线，从图示可看出：看出：（1 1）最大挖掘力下的持续）最大挖掘力下的持续速度更大，挖掘时更显有力速度更大，挖掘时更显有力快速；快速；（2 2）满斗或空斗的最大运）满斗或空斗的最大运行速度更高，作业效率会更行速度更高，作业效率会更高；高；（3 3）实线较之虚线其包络）实线较之虚线其包络面积更大，说明变频系面积更大，说明变频系统较统较直流系统生产效率会更高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变频电动机控制特性曲线谢谢 谢！谢！启启 动动 画画 面面主主 控控 画画 面面电机过热故障指示电机过热故障指示逆变器状态指示逆变器状态指示辅助机构故障指示辅助机构故障指示润滑系统故障指示润滑系统故障指示