矿用卡车电传动系统漫谈

1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流矿用卡车电传动系统漫谈回复 举报 jcccw jcccw 当前离线 UID1帖子1193精华4积分1608注册时间2011-3-6最后登录2011-7-15在线时间433 小时威望0 金钱395 贡献0 游客UID1积分1608注册时间2011-3-6最后登录2011-7-15串个门 加好友 打招呼 发消息 沙发 发表于 2011-3-15 23:21:22 |只看该作者 作为非公路车辆驱动系统的全球领导者，美国的GE在上世纪的60年代初就开始为矿用车提供电传动系统，目前已经有约四、五千台使用GE传动系统的矿用卡车运行在世界30多个国家，19

2、96年GE推出了交流传动系统，90年代后期，GE将大功率IGBT半导体控件引入到驱动系统中，使其性能进一步提升。MINExpo 2000上GE展示的GEB23交流驱动马达，可用于150短吨车型MINExpo 2004上GE展示的360短吨卡车使用的驱动系统控制柜，IGBT控件，风冷式目前GE的可为载重量从120短吨到360短吨的巨型卡车提供使用Invertex控制软件、IGBT技术的交流电传动系统，从90年代开始的使用Statex III微处理器控制系统的直流驱动也继续提供，用于匹配120-240短吨的车型（900kW到1900kW的柴油机）。2006年GE和小松开始联合开发矿用车交流传动系统

3、。GE150AC交流驱动电机GE的大功率、风冷式IGBT控件交流驱动系统提供独立的轮机控制和高级空转-打滑、斜坡启动和自行热保护算法。优化了驱动性能，减少了轮胎磨损和提高了安全性，其最高速度为64km/h。驱动系统的诊断信息显示面板有助于在运行时立即排除系统的故障，连接到便携式计算机或手持计算机，加载有GE基于Windows的PTU工具箱，可允许实时数据监控、数据分析和诊断。同时，GE还对其驱动系统提供如下服务：电传动系统服务和支持GE在可靠性和支持方面的优势不仅仅在于更换备件上，而是延伸到广泛的服务和支持选项中。公司为在用交流和直流驱动卡车电传动系统提供备件和服务。用户可以通过不同的渠道采购

4、到高质量的GE备件，渠道包括卡车制造厂家，基于电子商务的在线备件订购，故障诊断，备件升级和培训信息。 电枢置换服务另一个成功的服务项目是我们的电枢置换服务，它可以使电枢维修成本节省上万美元的费用，并提高出动率。GE拥有一个按新机标准大修翻新过的电枢库房，当GE收到一个订单时，一个修好的电枢通常可以在2个工作日内发出，当收到返回的电枢后，将对其进行翻新并放入库房中。电传动系统升级通过不断增加的GE传动系统升级套件，矿山用户可以有机会提升卡车性能和生产率。范围广泛的产品升级，替换包和备件/升级包产生了广泛的操作优势，包括提升的出动率，延长的备件寿命和降低维护和运行成本。GE驱动系统升级包括改进的制

5、动电阻栅，打滑/空转 控制算法，最新的故障诊断和分析软件和消音器。其中一个最新的软件升级是GE静态III型系统升级，其提升了系统处理的速度，从而提高了数据管理和编程能力。在其下一代的驱动系统中，GE打算通过使用永磁推进电机来增加功率密度进而提高燃油效率和坡道速度，诊断显示系统也更优化和完整。德国的Siemens目前提供240短吨、300短吨、360短吨卡车使用的交流驱动系统，其中较小的240短吨使用的系统是IGBT技术；而其余两个仍然是GTO技术（em?），系统电压2400V，液冷式。系统配备了先进的SiBAS诊断系统可通过网络实现远程监测，工程技术人员和专家可在工厂内读取监测诊断数据，从而对

6、世界任何地方的卡车进行监测，相当于“把工厂放在卡车上”Siemens公司的第一套交流驱动系统投入使用是在1998年，使用车型是一台T282！MINExpo 2004上Siemens设计的用于400短吨卡车的交流驱动系统控制柜和轮马达2006年Siemens分别与Komatsu、Euclid Hitachi和Liebherr联合开发用于矿用车的交流电传动系统。2008年9月的MINExpo展会上，Siemens推出了用于装备260短吨及以上车型的新一代交流驱动系统，并首先用在了Komatsu的新车860E-1K上，它采用液冷的方式。Komatsu和GE、Liebherr、Hitachi和Siem

7、ens、GE几年前便开始了合作开发矿用车电传动系统，目前小松、力勃海尔和日立是否具备独立开发的能力？=在矿用卡车领域，尽管CAT的名字一直与机械传动联系在一起，但它却早在1965年就生产出了第一台电传动矿用车，但是这些早期生产的直流电传动型号不成功，4年之后CAT便放弃了.尽管CAT一直对外宣称机械传动才是采矿卡车最佳的解决方案，但如今在巨大的市场面前一向标榜机械传动的CAT却坐不住了，为了巩固其工程界的领先地位，完善自己的产品线，为用户提供更多选择，于是重新进军电传动领域.2005年末，一辆由机械传动797改装而成的由交流电驱动的车辆开始了试验。用于测试CAT的电力传动系统。2007年11月

8、，第一辆原型电动力传动卡车793F AC完成生产，然后运往试验场。2007年12月，第一辆原型795F AC装配完毕！与业界的其它卡车制造商不同，巨头CAT决定不用现成的驱动系统（抑或因协议/其它原因不能用？），选择自己来开发电传动系统所用的交流发电机、牵引电动机、控制器硬件和软件几乎所有的部件，当然还有柴油机，所以花费的时间要长一些，只有驱动控制关键的IGBT技术由自己的同盟三菱电机提供。虽然基本原理与GE和Siemens的交流驱动系统并无二致，但由于这个系统完全是Caterpillar自己的产品，所以与其竞争对手的驱动结构还是有些不同。例如两个交流电驱动电机安装在后轴上而非车轮内。CAT说

9、将它们与安装在轮子上的最终驱动器隔开以可方便维护，并允许改变发动机或最终传动器而不影响其他部件，也可单独在驱动电机或最终传动器上执行维修工作，因为每一个电机或传动器都有不同的维修周期。还有就是主交流发电机的位置远离发动机，这种远端安装方式可方便维修并允许单独改动发动机或交流发电机，通过一传动轴的来连接-还带点机械传动的元素在里面还有美国GA的子公司Power Inverter，它们主要为Terex原来最大的两个型号-MT5500和MT6300提供驱动控制系统，使用的是IGBT或GTO技术，PI的控制系统与GE的产品相比在价格上也许有优势，据说技术不够成熟，可靠性与GE等相比尚有一定差距。到了C

10、AT旗下之后，不知是否还用这个驱动系统？现在所生产的电动轮自卸车绝大部分使用的是以上这些公司的标准化程度较高的集成驱动系统。当然以前还有一些技术实力较强的公司-如MarathonLeTourneau-的电动轮卡车的驱动系统是公司自己研制开发的；早期还有的卡车制造商使用不同厂家的零部件自行设计“拼装”的电传动系统。 jcccw jcccw 当前离线 UID1帖子1193精华4积分1608注册时间2011-3-6最后登录2011-7-15在线时间433 小时威望0 金钱395 贡献0 游客UID1积分1608注册时间2011-3-6最后登录2011-7-15串个门 加好友 打招呼 发消息 各个电动

11、轮生产商使用的都是什么样的驱动系统（可能选择会受到某些协议的约束？），下面来看部分车型：Belaz公司矿用车的电传动系统大都为“混搭形式”。旗舰型号75601，AC驱动系统，交流发电机由日本的Kato制造，而交流牵引马达则由Siemens生产，双列行星齿轮减速器，总减速比为39.32。目前Bealz家庭中除这个最大号的车型是交流驱动外，其余还都是AC/DC（交流直流）形式。较早的75501，是在日本小松公司参与下开发的产品。电传动系统更是“拼凑”而成，制造厂家包括重型电机科研生产联合公司、“狄纳奠”发电机生产联合公司、鞑靼电机生产联合公司、白俄罗斯汽车制造厂等，牵引发电机为内装静力激磁器的三相

12、同步发电机；牵引电动机为四极、串激、带补偿绕组的可逆式直流电动机；四个电动轮减速器均为双列差动式减速器，驱动装置的调整系统为盘式结构的自动化系统，带微电脑和自动诊断器。7530是AC/DC驱动结构，主发动机为1400kW的SGD-101/32-8交流电机，牵引电机可选AK-590(2590kW)或DK-724(2560kW),行星轮两级减速。Terex的矿用卡车先归属于Bucyrus，现在又到了CAT的旗下，MT6300和MT5500是否还使用GA的控制系统？MT4400和更小的型号仍使用GE的IGBT交流控制系统，MT4400的主发电机型号为GE GTA-41，牵引电机为GE B25，减速比

13、31.8:1，最大速度64km/h。目前CAT电传动车型提供795 AC和793 AC，驱动系统部件几乎都是自行开发，其实力可见一斑.2011-3-15 22:54:14 上传下载附件 (46.83 KB) 早期的779，当时的CAT进行了大量的市场调查后，于1965年推出了直流电传动的779原型车，1965年底开始试运行。779使用一台净功率974马力的CAT D348，电传动系统由CAT自行设计制造，最初的779载重能力为75短吨，1968年改进后升级到85短吨，此型号1967年开始销售。但这是个很不成功的型号，也使得CAT在以后的几十年里一直对电传动没有好感.早在1965年的10月时，C

14、aterpillar公司推出了一台巨大的底卸式煤炭运输车-240短吨级的786，它同的779和783一样也是Cat电传动家族的成员，搭载了两台V12的Cat D348柴油机，分别在车辆的两端，经由Cat设计的电驱动系统来为车辆提供驱动力，引擎总功率输出为2000马力。这种结构的786连同原型车总共只生产了5台，当时全部使用于美国的煤矿。1969年之后，Cat的电传动矿用车项目全部停止.当年的779Hitachi-Euclid的EH5000的驱动系统是基于Siemens交流驱动技术、Hitachi与其联合开发的，还有个特色就是它的行星轮减速机构为双通道设计，使得传动部件更有效率，寿命更长。EH4

15、500使用的也是与Siemens联合开发的产品，GTO驱动控制技术的交流驱动系统。较小的EH3000仍然是AC/DC传动方式，使用来自GE的Statex IIIe直流驱动系统。Komatsu的960E-1K是Komatsu的IGBT交流驱动技术，Siemens的交流发动机，缓行器持续功率达到6283马力，足以制服这头巨兽！930E的高马力版930E-4SE，使用了GE的交流驱动系统，轮马达为GDY106 AC，减速比国32.62:1，最大行驶速度64.5 km/h。860E的驱动系统是联合Siemens开发的IGBT交流系统，主发动机型号为DRLDZ5010-AL，双风扇主风机最大风量419立

16、方米/分钟；830E还是GE的AC/DC传动系统，主发动机型号GTA-41，轮马达型号GEB25。Liebherr的T282C的驱动系统-包括轮马达和行星减速机构，据说是完全由公司内部开发的，名字是Liebherr-Litronic交流驱动系统，也是液冷式IGBT控制技术，牵引电机为Litronic异步电动机，标准型减速比为43.7，其后轴箱通风孔进行了优化以提高冷却性能。这个系统是否还有Siemens的技术在里面？T282C的控制柜T282C的制动电阻栅Siemens不提供现成的400短吨卡车的驱动系统，所以T282B的交流驱动系统是与Siemens联合开发的，最高行驶速度54km/h，双叶

17、片冷却风扇由交流电驱动。T282B的后轴箱这个TI274结构上有些不同它的Liebherr IGBT交流驱动系统要带动4个轮马达。1997年的TI272看上去后轴与其接任者TI274没啥分别，但它只有两个轮马达，驱动系统是由Liebherr与Siemens共同开发的交流系统。T262和T252都是GE的Statex III直流交流驱动。TI274轮马达示意图上世纪70年代时国内有三家厂试生产大型电动轮自卸车（鞍山一家（厂名未知）、常州冶金机械厂、湘潭电机厂（现在的湘电）。目前来看湘电相对比较成功，目前它的电动轮产品上用的也是美国GE的控制系统，SF33900的交流传动系统为GE的240AC，其

18、它较小型号的车型也是GE的。1978年的Terex 3319，AC/DC的传动方式，牵引发电机是GM的AR10-D14，双后轴内有4个GM制造的、型号为D79CF的直流并励牵引电动机。1974年的Wabco 3200B，它是什么样的驱动系统？老式的UnitRig M100使用了GE的轮马达。还有这个概念的ETF，可能也会是电传动的，只是结构更加复杂！.精品文档.矿用自卸车是目前大型露天矿山的主要运输工具，承担着矿山开采中主要的运输任务，而电传动几乎是当前大型矿用卡车的“标准配置”，它相比机械传动有不少优势，所以应用越来越多，下面就和大家一起学习些矿用卡车电传动控制系统方面的知识：先对在内容中可

19、能出现的名词简单了解一下：交流电：AC，英文Alternating Current，交流电也称“交变电流”，简称“交流”。一般指大小和方向随时间作周期性变化的电压或电流。它的最基本的形式是正弦电流。交流电随时间变化可以以多种多样的形式表现出来。不同表现形式的交流电其应用范围和产生的效果也是不同的。直流电：DC，英文Direct Current，是指方向和时间不作周期性变化的电流，但电流大小可能不固定，而产生波形。又称恒定电流。整流：将交流电变换为直流电称为AC/DC变换，这种变换的功率流向是由电源传向负载，称之为整流。整流电路是利用二极管的单向导电性将正负变化的交流电压变为单向脉动电压的电路。

20、常用的整流电路有：（1）半波整流；（2）全波整流；（3）桥式整流。变频：就是改变供电频率，变频技术的核心是变频器，它通过对供电频率的转换来实现电动机运转速度率的自动调节。逆变器：是把直流电能转变成交流电的装置。GTO：可关断晶闸管GTO（Gate Turn-Off Thyristor）亦称门控晶闸管。其主要特点为，当门极加负向触发信号时晶闸管能自行关断。IGBT：IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式电力电子器件。应用于交流电机、变频器、开关电源、照明电

21、路、牵引传动等领域。(电磁式电涡流)缓行器：是车辆的一种辅助制动装置，它将车辆制动时的动能通过电磁感应转变为逆向电涡流并以热能方式消耗掉，实现减速作用。特点是无机械磨损，制动平稳，没有冲击和噪声等。行星轮(减速)机构：一个或一个以上齿轮的轴线绕另一齿轮的固定轴线回转的齿轮传动。行星轮既绕自身的轴线回转,又随行星架绕固定轴线回转。太阳轮、行星架和内齿轮都可绕共同的固定轴线回转，并可与其他构件联结承受外加力矩，它们是这种轮系的三个基本件。目前的电传动矿用车都是搭载柴油机的“柴电传动”形式（在柴油机广泛应用之前，还曾出现过汽油机-电力传动的方式），基本结构是整体车架、双轴（早期有过3轴的）、后卸式。

22、使用电传动驱动系统的通常是载重量在百吨以上的大吨位车型（小吨位车型由于性能要求不高，以及结构上的限制，电传动的优势已不明显）。其工作原理大致为：利用车载大功率柴油发动机带动牵引发电机发电，将机械能转变成电能，电流经过整流和励磁控制，供给轮内或轮边牵引电动机，它又将电能转变成机械能，再通过行星轮减速机构将动力传递给主动车轮（通常为后轮）实现动力传递；车辆的前进和后退通过改变电动轮电机的磁场电流方向来实现；车辆在运行过程中，可以进行动力辅助制动，即无摩擦的缓行制动方式：此时，电动轮电机被调整为发电机运行状态，将车辆运行的惯性能转变成电能，通过动力制动电阻栅，以热能的形式耗散在大气中。这时，电动轮电

23、机产生的电动力矩阻碍车辆运行，从而起到减速制动的作用。 对比一下机械传动和电力传动，看电传动系统有何种优势：机械传动：发动机-变矩器-变速器-传动轴-桥-半轴-轮胎电传动：发动机-发电机-控制/输电线路-牵引电动机-轮胎电动轮自卸汽车既没有复杂的机械变速机构和笨重的传动轴，也不需要后轴的伞齿轮、半轴和差速器，只要有电缆的软连接即可，使汽车结构大大简化，一套电传动系统代替了在机械传动卡车中的许多零部件，电气元件包含了更少的机械磨损件，中间环节少，传动链短、传动效率高、结构简单，提高了传动效率和工作的可靠性，电传动系统还可以改善柴油机的工作状况，使其功率能与牵引发电机相匹配而得到充分的利用，从而提

24、高了车辆的牵引性能。并可无级变速、无摩擦电制动和自动电动差速等。 此外由于电力系统自身的一些特性，电传传动还有这些优点：调速性能好，响应速度快、启动力矩大、从零转速至额定转速可提供额定转矩，可以提供显著的牵引能力优势；还可以进行打滑和空转的控制，以降低轮胎的磨损，还具有无级变速的特性，可使车辆运行平稳；具有恒动控制，功率可充分利用；动力制动行驶安全等。电传动车辆能方便是测定转速和扭矩，所以能保持发动机经常保持在最佳工况。还可以使用架线辅助供电的双动力模式.由此可见，与机械传动相比，电传动系统提供更低的运行成本，更高的可靠性，更少的维护和更强的性能。在超大型露天矿用自卸车方面，电动轮能否完全取代

25、液力机械传动 自卸车？当然这主要取决于Caterpillar不过虽然机械结构简化了，但其电路系统是一项非常复杂的控制技术！=由于生产发展的需要，美国人在上世纪50年代发明了电动轮毂，它是在自卸汽车的基础上，融汇了无轨电车的技术产生并发展起来的，1959年，美国的Unit Rig公司首次将一辆载重为68吨的矿用汽车改装成电传动汽车，从1963年开始，该公司批量生产载重量为77吨的M85型电动轮自卸汽车。因为技术水平的限制，当时设计和制造用于大功率、大扭矩的机械变速传动系统是相当困难的，然而电力驱动系统就避免了这一问题，于是电动轮趁机得到了发展。同时由于电动轮自卸汽车有许多优点，其技术已逐步趋向成

26、熟和完善。大马力的电传动矿用车的动力传递系统，主要部件包括：大功率柴油机、牵引发电机、微电脑控制柜和电动轮总成（其中牵引电机同时兼具牵引和动态电制动功能）等，如下：柴油机主要用于驱动牵引发电机，其功率目前已突破了4000马力。主电控柜是是电传动系统的核心，采用微电脑和集成电路，由励磁系统、逻辑控制系统、动力接触器、可控硅励磁器及车辆的保护检测装置组成。励磁系统采用闭环自动调节系统，对发电机和牵引电动机在各种工况下的励磁进行最佳控制和调节；逻辑控制系统分为有触点和无触点两种，新型电动轮自卸汽车广泛采用无触点逻辑控制。电动轮自卸汽车具有较完善的保护和监测系统。牵引发电机是电传动系统的主要环节，它与

27、柴油机组成柴油-发电机组，将柴油机提供的机械能以电能的形式传递给电动轮电机。电动轮总成主要部件为带行星轮边减速器的高速内转子型牵引电机，减速机构布置在牵引电动机和车轮之间，起到减速和增矩的作用。电机输出轴通过行星减速机构与车轮连接，使系统具有较大的调速范围和输出转矩，充分发挥驱动电机的调速特性。两个电动轮总成分别用一组螺栓固定于后轴箱两侧。另外还有辅助发电机作为励磁和向蓄电池充电的电源。电传动系统根据装用的发电机和牵引电机的形式不同，可分为4种（也可看作4个发展阶段）：1.直流发动机直流电动机系统（即直直系统）这种系统的优点是，发动机发出的电能，可以不经过任何装置的转换，而直接送到牵引电动机，

28、因此系统的结构简单。其缺点是，直流电动机的体积大，重量大和成本高，转速不能很高，整流的火花大等。最初的电动轮卡车使用这种方式。2.交流发电机直流电动机系统（即交直系统）这种系统可以达到提高转速，缩小体积，运行可靠和维修简便等效果。20世纪70年代开始，载重为100吨以上的大型电动轮汽车广泛采用这种方式，目前运行中的车型很多还是这种方式。3.交直交电传动系统交流发电机发出三相交流电，经过硅整流器整流变成直流电以后，再经过可控硅逆变器，所直流电变成预定可变频率的三相电，以供给各个牵引电机使用。逆变后的三相交流电的频率根据需要是可控制的。交流牵引电动机（特别是鼠笼式电动机）与直流电动机相比，由于没有

29、换向器，结构简单，外形尺寸小，所以可以设计和制造出功率大、转速高的电动机，这种电机运行可靠，维护方便。这是目前AC型矿用车的传动方式。4.交交传动系统这种系统是没有直流环节的直接变频的交流传动系统。发动机驱动交流发电机，发电机的输出输给变频器，变频器向交流牵引电机输送频率可控的交流电。这种系统对变频技术和电动机的结构都有较高的要求。或许这会是以后的发展方向。20世纪60年代电动轮发展的初期，传动系统都是直流发动机和直流牵引电机；70年代开始采用三相交流发电机和直流牵引电动机的结构；从80年代中后期开始，计算机控制技术已逐步应用于矿用电动轮的车速自动调节、柴油机燃油喷射及整车的故障分析诊断等领域

30、，随着计算机技术、通信技术、传感器技术的进一步发展及有关元器件功能的完善、可靠性的提高，计算机控制技术已在矿用电动轮卡车的许多方面得到应用。之后随着交流变频调速技术的发展和大功率逆变器的同世，90年代后期，美国的GE和德国的Siemens先后推出了使用交流牵引电机的电传动系统，从此重型矿用电动轮开始进入AC时代Komatsu在1996年芝加哥国际博览会上展出了首台交-交流传动型矿用卡车，也是世界首台载重量达到300短吨的车型。发动机采用德国MTU公司的16V396TB44L柴油机，额定功率2000kW，发电机是GE公司的GTA-34，这个车型是930E。Euclid-Hitachi和德国的Siemens合作于1997年推出了R260（现在的EH4500）交-交流传动矿用电动轮卡车，并在1998年就投入到了商业生产。直流电机具有响应快速、较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能，但直流电机的这个特性要求电枢磁场与转子磁场须恒维持90度，这就需要碳刷及整流子，结构变得复杂。碳刷及整流子在电机转动时会产生火花、碳粉，会造成组件的损坏，使用场合也受到限制。在高压大功率时换向困难、电位条件恶化、结构复杂、制造难度大和维修麻烦。交流传动相对直流传动而言，电机取消碳刷，换向器以及其它