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EF—420 电动四轮双驱蓄电池重式叉车

电动叉车的直流、半交流、全交流系统该怎么选?

在环境压力之下,我国对于汽车排放标准的升级步履匆匆。1999年出台“国一”,2000年开始实施,到现在已经升到“国五”。《大气污染防治法》自1987年首次发布,到2015年8月29日的第二次修订,已明确指出“高排放非道路移动器械的限制区域”,且对于违反规定的行为也出具了详细的惩戒条款。与此相对,重型柴油车的排放标准也在不断提升和强化。在很多环境要求更高的工作场景中选择电动叉车已经成为大家的共识,关于电动叉车与内燃叉车的优劣对比相信很多人已经明了,在此不作赘述。但电动叉车其实还分直流、半交流和全交流,具体区别在哪呢?电动叉车生产厂家凯莎工业来一一解答。
  电动叉车是利用蓄电池向叉车提供电源,由电机将电能转换为机械能。电动叉车一般有3个电机, 即行走电机、起升电机和转向电机。行走电机驱动传动系统最终向车轮提供驱动力矩,起升电机直接带动起升系统液压泵,驱动起升液压系统,而转向电机则在全液压转向的电动叉车中, 用来驱动转向泵。随着液压系统的改进, 在高配置的电动叉车中,常常将起升电机与转向电机合二为一。所谓的直流电叉,指的是起升和行走都采用直流电机;半交流电叉,指起升部分采用直流电机,行走部分采用交流电机;而全交流电叉,起升和行走都使用交流电机。要理清三者的差别,首先要搞清楚交流电机(三相交流感应电机)和直流电机的结构和工作方式。
  直流电机和交流电机的原理不同,其结构也有较大的差异。同样功率下,直流电机的外形尺寸要大于交流电机,这是因为直流电机需要更多的空间安装换向器和碳刷。在直流电机中,永久磁铁安装于定子的励磁线圈中,电枢绕组安装于转子上, 转子旋转时,直流电流始终流过碳刷,而碳刷与换向器保持紧密接触,产生摩擦。当蓄电池电量不足或因叉车爬坡电机电流增高时,都会引起换向器的发热增大,引起电刷的磨损和失效。直流电机的特性由控制器的输出电压决定,所以当蓄电池的电量不足时, 电机输出特性变差。传统的直流电机控制器是采用大功率高频开关器件(如MOSFET)构成的H桥电路,利用PWM脉宽调制技术,通过改变占空比的斩波控制算法,来调节直流电机的转速和加速度。调速范围有一定的局限性。由于直流电机的控制技术成熟、简单,直流电控的成本相对较低。
  交流电机相比而言结构简单得多, 运动部件少, 输出轴支撑在电机两端的轴承座内, 转子是惟一的旋转件, 没有碳刷和换向器, 尺寸较小。转子和定子之间不直接接触, 气隙的存在使得转子可以高速运转。其转速范围宽、过载能力强可以给驱动轮提供更大的转矩、更高的加速度。交流传动系统中采用矢量控制及空间矢量脉宽调技术,通过三相桥式逆变电路将直流电转换为三相交流电供给电机,通过矢量控制技术改变三相交流电的正弦波频率来进行调速,调速范围更广。由于这种控制方式较为复杂,对交流电控的要求很高,在很长一段时间内都必须通过进口控制器来实现,价格较高。但近几年来,国产交流电控发展迅速,控制技术也已经十分成熟,有效地实现了成本控制。
综上,交流系统与直流系统最大的差别如下:
1、直流电机需安装转向器和碳刷,受尺寸影响,整车设计的自由度稍差;
2、直流电机的碳刷为易损件,维护的时间成本和经济成本高;
3、直流系统受蓄电池电量及爬坡强度影响大,电流增大会加大磨损,影响性能,在同样蓄电池容量下,交流系统使用时间会更长;
4、直流电机的运动件更多,机械摩擦产生大量热能,且转子上的电枢绕组产生的热量无法直接散发到空气中,过载能力较弱,易过热;
5、交流电机的调速转速范围比同功率的直流电机更宽,适应性更好;
6、交流系统可更有效实现能量再生,叉车所产生的惯性能量被回充于蓄电池中,延长了蓄电池单班使用时间和使用寿命;
7、直流电机的控制算法成熟、简单,直流电控价格也相对便宜。
  显而易见,交流系统明显优于直流系统。那么半交流系统又是怎么回事呢?
  如上文所述,半交流系统中的直流电机仅仅用于叉车起升部分,有观点认为: 由于液压电机一般是短时工作制,单次工作时间很短,大电流运行的时候较少,这就减少了一部分易损件的磨损,且一般对于起升部分的加速需求不高,因此,半交流系统既满足了成本控制的需求,又保障了较好的使用性。而事实上,半交流系统仍然需要后期维护,使用成本仍高于全交流系统。值得一提的是, 半交流系统是中国独有的。当时进口全交流电控价格太贵,新技术淘汰旧技术又显得很迫切,于是,在成本控制的压力下,国人充分发挥了聪明才智找到了这个折中方案。然而,随着国产全交流电控的迅速发展,全交流系统的成本已经接近半交流系统,今天的国人完全可以以半交流的价格用上更先进的全交流系统。


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