矿用蓄电池电机车无线充电系统实验研究李相呈（山西焦煤西山煤电东曲矿运输三队，山西古交030200）摘要：矿用蓄电池电力机车在传统的充电过程中，经常会出现充电时间长、充电线漏电等情况。基于此，提出了一种新型的矿用电力机车无线充电系统。该系统的核心部件是松耦合变压器。采用有限元软件ANSYSMaxwell对松耦合变压器一次铁芯与二次铁芯匹配误差对工作效率的影响进行深入研究，并进行了实验验证。仿真和测量结果表明，铁芯气隙越小，变压器效率越高；当位移误差在规定范围内时，对变压器的影响也很小。关键词：矿用电机车无线充电系统松耦合变压器位移偏差中图分类号：TD642文献标识码：A文章编号：1003-773X（2023）02-0027-03引言传统的矿用蓄电池电力机车充电工艺主要采用矿用整流充电机，电力机车应从地下运输到地面充电，该过程消耗的人力、物力较大，充电效率极低，对井下的生产效率也造成了一定的影响。此外，在充电时，配套电缆还容易出现漏电、生成电火花等安全事故[1]。为解决上述问题，研究了一种矿用蓄电池电力机车无线充电装置，并对其核心部件松耦变压器进行了详细分析。1矿用电机车无线充电系统本文所研究的矿用电机车无线充电系统的基本结构和组成如图1所示。从图1中可以看出，充电系统设置在矿用电机车轨道附近，对于传统的矿用变压器整流充电器，原辅侧、侧线圈和铁芯直接连接到充电站的电源上，原边接收线圈和铁芯配合整流电路稳压器使得电机车在充电过程中保持稳定[2]。当电机车需要充电时，还可使用充电系统中的机械臂抓手对原边次输入接收线圈的铁心加以抓取，从而与次级线圈以及铁心之间实现了精确的衔接，形成了具有气隙的松耦合变压器，通过压缩空气作为介质来实现电力的传递过程，从而也实现了矿用对电机车无线介质充电的目的。2松耦合变压器结构及参数作为矿用蓄电池式电机车等无线网络充电系统的主体组成部分，松耦合变压器的原边输入线圈以及副边输入线圈，都分别由单独的铁磁性材料相绕，并通过电感耦合的方式来完成电机车电能的传输过程。在矿用发电机车等无线网络充电系统中，对松耦合变压器的特性与尺寸也有一定的规定。而针对于井下的特种作业环境，其松耦合变压器的稳定性要高、可移动结构质量也要小。为此，本文选用EI型松耦合变压器，如图2所示为其结构简图，主要参数如下页表1所示。当E型铁芯和I型铁芯同时抓在系统的机械臂上时，两个铁芯在水平和垂直方向上都会有气隙大小和偏移，即气隙的大小会发生变...
