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EF—420 電動四輪雙驅蓄電池重式叉車

電動叉車的直流、半交流、全交流系統該怎么選?

在環境壓力之下,我國對于汽車排放標準的升級步履匆匆。1999年出臺“國一”,2000年開始實施,到現在已經升到“國五”。《大氣污染防治法》自1987年首次發布,到2015年8月29日的第二次修訂,已明確指出“高排放非道路移動器械的限制區域”,且對于違反規定的行為也出具了詳細的懲戒條款。與此相對,重型柴油車的排放標準也在不斷提升和強化。在很多環境要求更高的工作場景中選擇電動叉車已經成為大家的共識,關于電動叉車與內燃叉車的優劣對比相信很多人已經明了,在此不作贅述。但電動叉車其實還分直流、半交流和全交流,具體區別在哪呢?電動叉車生產廠家凱莎工業來一一解答。
  電動叉車是利用蓄電池向叉車提供電源,由電機將電能轉換為機械能。電動叉車一般有3個電機, 即行走電機、起升電機和轉向電機。行走電機驅動傳動系統最終向車輪提供驅動力矩,起升電機直接帶動起升系統液壓泵,驅動起升液壓系統,而轉向電機則在全液壓轉向的電動叉車中, 用來驅動轉向泵。隨著液壓系統的改進, 在高配置的電動叉車中,常常將起升電機與轉向電機合二為一。所謂的直流電叉,指的是起升和行走都采用直流電機;半交流電叉,指起升部分采用直流電機,行走部分采用交流電機;而全交流電叉,起升和行走都使用交流電機。要理清三者的差別,首先要搞清楚交流電機(三相交流感應電機)和直流電機的結構和工作方式。
  直流電機和交流電機的原理不同,其結構也有較大的差異。同樣功率下,直流電機的外形尺寸要大于交流電機,這是因為直流電機需要更多的空間安裝換向器和碳刷。在直流電機中,永久磁鐵安裝于定子的勵磁線圈中,電樞繞組安裝于轉子上, 轉子旋轉時,直流電流始終流過碳刷,而碳刷與換向器保持緊密接觸,產生摩擦。當蓄電池電量不足或因叉車爬坡電機電流增高時,都會引起換向器的發熱增大,引起電刷的磨損和失效。直流電機的特性由控制器的輸出電壓決定,所以當蓄電池的電量不足時, 電機輸出特性變差。傳統的直流電機控制器是采用大功率高頻開關器件(如MOSFET)構成的H橋電路,利用PWM脈寬調制技術,通過改變占空比的斬波控制算法,來調節直流電機的轉速和加速度。調速范圍有一定的局限性。由于直流電機的控制技術成熟、簡單,直流電控的成本相對較低。
  交流電機相比而言結構簡單得多, 運動部件少, 輸出軸支撐在電機兩端的軸承座內, 轉子是惟一的旋轉件, 沒有碳刷和換向器, 尺寸較小。轉子和定子之間不直接接觸, 氣隙的存在使得轉子可以高速運轉。其轉速范圍寬、過載能力強可以給驅動輪提供更大的轉矩、更高的加速度。交流傳動系統中采用矢量控制及空間矢量脈寬調技術,通過三相橋式逆變電路將直流電轉換為三相交流電供給電機,通過矢量控制技術改變三相交流電的正弦波頻率來進行調速,調速范圍更廣。由于這種控制方式較為復雜,對交流電控的要求很高,在很長一段時間內都必須通過進口控制器來實現,價格較高。但近幾年來,國產交流電控發展迅速,控制技術也已經十分成熟,有效地實現了成本控制。
綜上,交流系統與直流系統最大的差別如下:
1、直流電機需安裝轉向器和碳刷,受尺寸影響,整車設計的自由度稍差;
2、直流電機的碳刷為易損件,維護的時間成本和經濟成本高;
3、直流系統受蓄電池電量及爬坡強度影響大,電流增大會加大磨損,影響性能,在同樣蓄電池容量下,交流系統使用時間會更長;
4、直流電機的運動件更多,機械摩擦產生大量熱能,且轉子上的電樞繞組產生的熱量無法直接散發到空氣中,過載能力較弱,易過熱;
5、交流電機的調速轉速范圍比同功率的直流電機更寬,適應性更好;
6、交流系統可更有效實現能量再生,叉車所產生的慣性能量被回充于蓄電池中,延長了蓄電池單班使用時間和使用壽命;
7、直流電機的控制算法成熟、簡單,直流電控價格也相對便宜。
  顯而易見,交流系統明顯優于直流系統。那么半交流系統又是怎么回事呢?
  如上文所述,半交流系統中的直流電機僅僅用于叉車起升部分,有觀點認為: 由于液壓電機一般是短時工作制,單次工作時間很短,大電流運行的時候較少,這就減少了一部分易損件的磨損,且一般對于起升部分的加速需求不高,因此,半交流系統既滿足了成本控制的需求,又保障了較好的使用性。而事實上,半交流系統仍然需要后期維護,使用成本仍高于全交流系統。值得一提的是, 半交流系統是中國獨有的。當時進口全交流電控價格太貴,新技術淘汰舊技術又顯得很迫切,于是,在成本控制的壓力下,國人充分發揮了聰明才智找到了這個折中方案。然而,隨著國產全交流電控的迅速發展,全交流系統的成本已經接近半交流系統,今天的國人完全可以以半交流的價格用上更先進的全交流系統。


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