在環(huán)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(fā)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(qū)域”,且對于違反規(guī)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(huán)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(yōu)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(qū)別在哪呢?我們來一一解答。
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(tǒng)最終向車輪提供驅動力矩,起升電機直接帶動起升系統(tǒng)液壓泵,驅動起升液壓系統(tǒng),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(tǒng)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(fā)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(tǒng)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(jié)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(tǒng)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(fā)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(tǒng)與直流系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(fā)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(tǒng)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(tǒng)明顯優(yōu)于直流系統(tǒng)。那么半交流系統(tǒng)又是怎么回事呢?
如上文所述,半交流系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)仍然需要后期維護,使用成本仍高于全交流系統(tǒng)。值得一提的是, 半交流系統(tǒng)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(fā)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(fā)展,全交流系統(tǒng)的成本已經接近半交流系統(tǒng),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(tǒng)。
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