本文主要對交流變頻調(diào)速電機車和直流電阻調(diào)速電機車在電機可靠性、調(diào)速器維修量、節(jié)能性、調(diào)速性能、爬坡能力、機車傳動維修量及經(jīng)濟效益等方面進行了比較分析,為電機車改造提供依據(jù)。
 
一、電機可靠性比較
        直流電機轉(zhuǎn)子上因為有線圈和易磨損的換向銅頭、碳刷等,故障率高、維修費用大。
        三相異步交流電機可靠性高,其轉(zhuǎn)子上沒有線圈和換向銅頭,而是由鑄鋁和硅鋼片壓制成的鐵滾子,故可稱為永不損壞。
 
二、調(diào)速器維修量比較
        直流調(diào)速器由于凸輪控制觸頭的通與斷,斷開時產(chǎn)生的電弧,經(jīng)常燒蝕觸頭,所以維修量很大。變頻調(diào)速器沒有觸頭,接點基本無維修。
 
三、節(jié)能性比較
        由于直流調(diào)速器電機車帶有電阻器運行,因此電能白白消耗在電阻上,同時由于電阻發(fā)熱導致電阻瓷架和電阻片燒壞。變頻調(diào)速電機車不用高耗能降壓電阻,節(jié)電率可達35%,如果一個獨立供電系統(tǒng)全部采用變頻調(diào)速電機車,電機車可設(shè)置成慣性饋電功能,那么就可以利用機車下坡道拉重載車時電機發(fā)出的電能回饋到直流架線上,供給此時在上坡道運行的空載電機車電能,這樣節(jié)電率可大于60%。
 
四、調(diào)速性能比較
直流調(diào)速器電機車:
        ①有級分檔調(diào)速,不可能均勻調(diào)速,在低速行駛時司機需不停地在1檔和零檔轉(zhuǎn)換來獲得慢速運行;
        ②調(diào)速器只能加速,不能減速,減速是靠電制動或手制動來實現(xiàn);
        ③直流電機的轉(zhuǎn)速是隨負載變化的,尤其是在下坡道運行時,機車可以開得飛快,容易出事故;
        ④不允許司機突然加速,否則損壞電機和調(diào)速器。
變頻調(diào)速電機車:
        ①為無級均勻調(diào)速,最低可調(diào)至0.1 Hz;
        ②為全速度段控制方式,速度不僅可以調(diào)高還可以調(diào)低,車速的快慢與停車完全由調(diào)速手把控制;
        ③可設(shè)定電機車最高車速限制,一旦車速設(shè)定好,即使是在下坡道行駛,機車也不會超過所設(shè)定的車速,這就避免了司機由于開飛車造成的事故;
        ④允許司機在零速起動時突然加速到最大值,因變頻調(diào)速器的頻率上升時間為5 s,即使司機違反操作規(guī)程突然加速,機車仍按5s時間到最大值。
 
 五、爬坡能力比較
        直流電阻調(diào)速電機車只能在≤11‰的坡道上運行,由于沒有零速制動功能,在上坡停車時機車會向下坡方向溜車,此時想用手制動,是來不及的。變頻調(diào)速機車可在60‰的大坡道上運行,并可以在上坡時僅用零速制動功能就能將列車制動在60‰的大坡道上,并且還可以再啟動把重載拉上來。
 
六、機車傳動維修量比較
直流電阻調(diào)速電機車:
        ①由于電阻調(diào)速沒有緩沖時間,尤其是突然加速時很容易造成齒輪的沖擊損壞;
        ②該種車的減速是靠閘瓦片抱車輪實現(xiàn)的,所以閘瓦片使用壽命很短,需經(jīng)常更換。
變頻調(diào)速電現(xiàn)車:
        ①由于變頻調(diào)速器上升速度緩慢,所以避免了齒輪之間沖擊,延長了齒輪的使用壽命;
        ②由于變頻調(diào)速電機車是全速度段控制,加速和減速全由調(diào)速手柄控制,所以在減速時根本不需要閘瓦片抱車輪,因此閘瓦片基本不磨損。
 
七、經(jīng)濟效益分析
        該直流電阻調(diào)速電機車是100年前英國人設(shè)計的,它的耗電多,維修量大,維修費用高是業(yè)內(nèi)人士所公認的。變頻調(diào)速器節(jié)電率為35%,按7 t電機車2臺22 kW電機每天運行18 h計算,日節(jié)電277.2 kW•h,如果電費按0.5元/kW•h計算,日節(jié)電費138.6元,1年節(jié)電費56 450.4元。如果整個供電系統(tǒng)全部采用頻調(diào)速電機車,電機車設(shè)置向直流架線饋電功能,則1年節(jié)電費可達7萬余元。
        由于采用交流電機,其轉(zhuǎn)子不損壞,調(diào)速器不用更換觸頭、導電板和凸輪,基本不維修。閘瓦片基本不磨損、不需更換,1年節(jié)約的材料費工時費可達1萬元(僅修1臺直流電機就5 000元)。