矿用卡车电传动系统漫谈

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。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。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！

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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