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斩波调速与电阻调速能量损耗的理论比较


由于各矿山的工况条件不同,电机车本身的性能状况不同,运行的速度也各有不同,所以具体情况很难测算。现就192V蓄电池电机车为例进行比较。


192V蓄电池电机车的技术参数如下:

额定工作电压为:192V        牵引电机为:2*22kw

额定工作电流为:2*115A

最大工作电流取1.5倍,即I最大=2*172A

我们就以工作电流为115A和最大电流172A两点计算:

原蓄电池电机车采用蓄电池和电机串、并联,以及电阻串、并联方式调速,采用电阻调速时,其阻值约在0.27R~1.31R之间变化。而直流斩波器是以IGBT为主要功率元件,其工作时的管压降为2V不变,即UCES=2V。其功率计算见下表。



由上表数据可计算出机车改造后的节能效率及费用。

1、当I=115A时,调速电控系统自身的节能效率为:

(1- P电阻平均/P斩波损)*100% =(1- 0.23/10.448 )*100% = 97.8%

电机车整机的节能效率为:

【1-( P电阻平均 P电机)/(P斩波损 P电机)】*100% = 31.5%

若每台车平均每天工作10小时,电费为0.5元/度:

则电阻车每台车每天耗损电费为:

2×(P电阻平均 P电机)×H×0.5=2×(10.448 22)×10×0.5= 324.48(元)

斩波车每台车每天耗损电费为:

2×(P电阻平均 P电机)×H×0.5=2×(0.23 22)×10×0.5= 222.3(元)

电机车整机节约的电费为:102.18元/天,或3.73万元/年。


2、当I=172A时,调速电控系统自身的节能效率为:

(1- P电阻平均/P斩波损)*100% =(1- 0.344/23.372 )*100% = 98.5%

电机车整机的节能效率为:

【1-( P电阻平均 P电机)/(P斩波损 P电机)】*100% = 50.75%

若每台车平均每天工作10小时,电费为0.5元/度:

则电阻车每台车每天耗损电费为:

2×(P电阻平均 P电机)×H×0.5=2×(23.372 22)×10×0.5= 453.72(元)

斩波车每台车每天耗损电费为:

2×(P电阻平均 P电机)×H×0.5=2×(0.344 22)×10×0.5= 223.44(元)

电机车整机节约的电费为:230.28元/天,或8.4万元/年。

从上述计算数据可知,机车运行过程中电阻调速自身损耗的能量远远超过斩波调速自身损耗的能量,机车的节能效率超过30%,节电的效果也非常突出。另外,湘潭新昕通用电气有限公司生产的斩波调速装置具有性能稳定、质量可靠、故障率低、保护功能强等优点,使得斩波调速电机车的机械故障、电机故障及触头烧蚀等故障率大大地降低,电机车电源装置的使用寿命得到延长,电机车的使用效率得到大大地提高,所以电机车的斩波调速改造项目是一个矿山节能降耗最优的项目。


以上计算属理论数据,与实际工况稍有出入,仅供提供参考。

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