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1 绪论
机车是轨道车辆运输的一种牵引设备。按使用的动力分,有电机车和内燃机车。它的工作原理是:牵引电机(或内燃机)驱动车轮转动,借助车轮与轨面间的摩擦力,使机车在轨道上运行。在这种运行方式下,它的牵引力不仅受牵引电机(或内燃机)功率的限制,还受车轮与轨面间的摩擦制约。
内燃机车广泛地运用于井下运输,这种机车的柴油机能做到隔爆,甚至在有***的矿山也可以使用这种机车,但柴油机最大的缺点就是废气污染空气,这就需要从主风道系统显著地增大新鲜空气的供应。一辆柴油机车通常每马力安装容量约消耗60立方米的空气。因此,在通风条件不好的情况下,此车的使用也受到了极大的限制。
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目前我国煤矿的运输机车都是电机车,它的主要用途是在水平线路上牵引其他车辆运送煤炭,物料及人员,它是矿山运输主要设备之—。它使用的都是直流串激电动机,因为它的机械特性软,结构简单,能适应矿山井下困难的工作条件。与其它激磁方式的直流电动机比较,在经济上和技术上都具有较好的特性。
起动时,它能以不大的电流产生较大的起动牵引力,故在相同的牵引条件下,牵引电动机的容量可小些。
牵引力和转速能随列车运行阻力及行驶条件自动调节。这是由于串激电动机具有较软的牵引特性,当上坡或负荷较大时,电动机的转速会随牵引力的增加而自动降低,保证运行安全。
当电压变化时,直流串激电动机只改变转速而不影响转矩。所以当架线的电压降较大时,电机车仍能起动。
串激电动机并联工作时,负荷分配比较均匀。当电动机特性不同或主动轮直径不同时,各电动机之间会引起负荷电流不同,但由于串激电动机较软的牵引特性,故负荷差异甚小,(在5%-10%之间),这样可避免个别电动机在运转中因负荷不均而产生严重过载现象。
串激电动机的缺点是调速性能差,但矿用电机车对调速性能要求不高,
故不影响它在矿用电机车上的应用。
我国煤矿使用的窄轨电机车主要有蓄电池式和架线式两种。
蓄电池式电机车与架线式电机车不同,它是由装置在车上的蓄电池组供电,故不需要架设牵引电网,不存在受电弓与导线接触不良而产生的火花危险。因它具有可靠的防爆性能,可用于有***、煤尘积存较多的巷道运输,运输线路不受限制,凡是铺设好轨道的任何地点,蓄电池电机车都能去。但需要充电设施,其初期投资和运转费较高,且连续工作时间短,效率低。蓄电池由于经过使用耗电和在充电的周期,寿命会缩短,其充电液会有所损耗,电压也会有所下降,导致牵引力也会下降,需采取一定的措施对设备进行维护。因此,这种电机车比较适用于巷道掘进运输,以及产量较小、巷道不太规则的运输系统。《煤矿安全规程》规定:在高***矿井的主要运输巷道及掘进的岩石巷道内,应使用矿用增安型蓄电池电机车。蓄电池放电到规定值时需更换。它的供电系统图如图1-2所示:
蓄电池式电机车有矿用增安型和矿用防爆特殊型两种。增安型的电动机、控制器、灯具、电缆插销等为隔爆型或增安型,蓄电池和电池箱为普通型。防爆特殊型的电动机、控制器灯具、电缆插销等为隔爆型,蓄电池为防爆特殊型。
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按使用地点可分为地面型和井下型:按电源种类可分为直流式和交流式:,3t,5t,7t,8t,10t12t,14t,20t 等;按使用电压可分为48v,90v,110v,132v,140v等蓄电池电机车和250v,550v架线电机车;;-此外,,控制方式等分类-
架线式电机车的供电系统如图1-1所示。交流电在变电所整流后,正极通过供电电缆与架空线相连接,其间的接点称馈电点,其负极通过回电电缆与轨道连接,相应的接点称回电点。工作时,架空线是沿运行轨道上空架设的裸导线,机车上的受电弓与架空线接触,将电流引入车内,经车上的控制器和牵引电动机,再经轨道流回构成回路,使牵引电动机工作,从而使电机车牵引矿车组行驶。
由此可见,架线式电机车的运行轨道,同时又是电流回路的导线。为减小牵引电网的电压降,一般在钢轨的接缝处用导线或铜片连接,以减小接缝处的电阻。
架线式电机车运行时,受电弓与架空线间难免产生火花,《煤矿安全规程》规定,只能在低沼气矿井进风(全风压通风)的主要运输巷道内,如果用架线式电机车,必须遵守《煤矿安全规程》第317条的有关规定。
与蓄电池电机车相比较,架线式电机车由于具有成本低,设备简单,能力大,工作效率高(由于输入的电压稳定,可长期供电),运输可靠且易维护等优点,所以应用