Тяговый электродвигатель: устройство и принцип работы

Электрические машины преобразуют механическую энергию в электрический ток и наоборот. Подавляющее большинство электрических устройств работают по простой схеме: под действием механической энергии вырабатывается электричество, которое в свою очередь вызывает движение станков, машин, механизмов, подвижного состава. В транспортной отрасли хорошо известен тяговый электродвигатель, приводящий в действие колесные пары вагонов. Использование их в режиме генератора дает возможность затормозить состав. Процесс торможения происходит за счет нагрузки, образующейся в процессе превращения механической энергии состава, находящегося в движении, в электрический ток.

Содержание

Появление и развитие тяговых устройств

В самом начале, когда электрический транспорт только начал использоваться, на всех видах подвижного состава устанавливались коллекторные тяговые электродвигатели. При этом передача энергии осуществлялась по самой простой схеме, поэтому агрегатами можно было легко управлять в любом рабочем режиме. Технические и механические характеристики полностью отвечали всем требованиям транспортной специфики.

Тем не менее, в процессе эксплуатации тяговый электродвигатель постоянного тока обнаружил ряд недостатков. В первую очередь, это сам коллектор, оборудованный подвижными контактами – щетками, требующий регулярного технического обслуживания. Принимаемые меры по снижению искрения, повышению надежности коммутации, во многом усложнили устройство двигателя. В результате, его размеры заметно увеличились, а максимальная скорость вращения осталась на прежнем уровне.

Постепенно развивалось направление силовой техники на основе быстродействующих полупроводников. Это позволило заменить реостатную систему, применяемую в коллекторных агрегатах, импульсной, отличающейся повышенной надежностью и экономичностью. В дальнейшем, в вагонных парах стал устанавливаться асинхронный тяговый двигатель в качестве приводного механизма.

Основными проблемами, с которыми пришлось столкнуться при эксплуатации асинхронных двигателей, считаются сложные регулировки. Определенные трудности возникают при использовании электрического торможения, когда для этих целей служат моторы на основе короткозамкнутого ротора. В данный период идет разработка более современных тяговых приводов на основе синхронных агрегатов, в которых установлен ротор на постоянных магнитах.

Поскольку на железнодорожном транспорте до сих пор широко используются именно коллекторные агрегаты, следует более подробно рассмотреть их общее устройство и порядок работы.

Коллекторный агрегат на постоянном токе

Любой коллекторный агрегат является своеобразной электрической машиной, которая в зависимости от своего предназначения выполняет функции генератора или электродвигателя. Отличительной чертой этих устройств считается соединение якорной обмотки с коллектором.

Основным источником питания коллекторных движков служит постоянный ток. Сейчас уже выпускаются модификации многофункциональных агрегатов с невысокой мощностью, способных работать не только от постоянного, но и от переменного тока.

Стандартный тяговый электродвигатель состоит из коллектора (1), щеток (2), сердечника ротора или якоря (3), сердечника главного полюса (4), обмотки возбуждения (5), станины (6). Кроме того, сюда же включены подшипниковый щит (7), вентилятор (8), якорная обмотка (9).

Все детали соединяются в несколько конструктивных элементов. Прежде всего, это магнитная система, под влиянием которой появляется магнитное поле, а также якорь с обмоткой, вращающийся с помощью подшипников. Коллектор и другие детали разъединяются между собой воздушной прослойкой.

В агрегатах постоянного тока возникновение магнитного поля происходит с участием обмоток возбуждения. Они располагаются на полюсных сердечниках и подключены к постоянному току. Количество полюсов может быть разным, в зависимости от мощности двигателя и его использования в транспортной единице. Их число чаще всего находится в рамках от 2 до 12. Стандартная магнитная система представляет собой монолитную металлическую станину, в которой присутствуют съемные шихтованные сердечники. Чтобы понять, как взаимодействуют узлы и детали между собой, необходимо более подробно рассмотреть устройство каждого компонента.

Назначение и устройство станины

Каждый тяговый электродвигатель оборудуется станиной, используемой прежде всего в качестве магнитопровода, по которому осуществляется прохождение магнитных потоков основных и дополнительных полюсов. Еще она служит местом расположения и крепления полюсов и подшипниковой защиты.

При наличии больших нагрузок станина обычно бывает отлита из стали или сварена из толстых электротехнических стальных листов. Благодаря такой конструкции создается требуемая механическая устойчивость и высокая магнитная проницаемость. Стенки обычно имеют толщину, обеспечивающую установленный уровень магнитной индукции, а ее размеры ориентированы на поперечное сечение главных полюсов и составляют не ниже 50% этого размера.

На представленном рисунке отмечено расположение станины (1), относительно других деталей и компонентов – сердечника полюса (2), катушки обмотки возбуждения (3) и полюсного башмака (4). Между всеми элементами и якорем существует воздушная прослойка (5). Размеры диаметра изнутри станины рассчитываются так, чтобы в этом пространстве мог разместиться якорь, полюса главные и дополнительные и их обмотки.

Тяговый электродвигатель локомотива может иметь стальную литую станину с уменьшенной массой и пониженным поперечным сечением, ориентированным на оси главных полюсов. Это дает возможность равномерно распределить магнитный поток, поступающий к станине от главного полюса.

Частично станина, не выполняющая функции магнитопровода, образует коллекторное пространство с незначительной толщиной стенок, достаточной для обеспечения необходимой механической прочности. В некоторых конструкциях это место закрывается отдельными ребрами жесткости, прикрытыми тонким защитным кожухом.

Главные полюса

Тяговый электродвигатель, работающий на постоянном токе, включает в свою конструкцию обмотку возбуждения, где и появляется магнитодвижущая сила, создающая, в свою очередь, магнитное поле. В состав обмотки входят катушки, надеваемые на сердечники основных полюсов. На стороне сердечника, направленной к якорю, устанавливается полюсный наконечник, он же башмак. С его помощью осуществляется равномерное распределение магнитного потока по всей поверхности якоря. Перечисленные детали отмечены на предыдущем рисунке вместе со станиной.

На практике довольно редко используется схема, включающая в себя полюсный сердечник и полюсный башмак. Как правило, они объединяются в единое целое и образуют главный полюс. За счет этого в сердечнике полюса наступает снижение вихревых потоков, вызываемых действием пульсаций магнитной индукции в наконечниках из-за зубчатой поверхности якоря.

Для сборки полюса используются стальные лакированные листы, которые затем попадают под пресс высокого давления. Сквозь сердечник пропускаются болты или специальные заклепки, чтобы стянуть всю конструкцию. Их равномерное распределение позволяет успешно выдерживать упругость сжатых полос. Крепление полюсов к станине осуществляется с помощью болтов или шпилек.

Назначение и устройство добавочных полюсов

Каждый тяговый электродвигатель мощностью более 1 кВт оборудуется дополнительными полюсами, для того чтобы снизить количество искр, появляющихся на щетках. Их устройство очень простое, включающее в себя сердечник (1) и катушку (2), где использован медный проводник в изоляции. Его сечение рассчитывается по рабочему току двигателя, поскольку эта катушка и обмотка якоря последовательно подключаются друг к другу.

Стальной сердечник изготавливается в виде монолитной конструкции, по причине отсутствия в нем вихревых токов, так как магнитная индукция имеет очень малую величину. Местом монтажа дополнительных полюсов определен промежуток между главными полюсами, а крепление к станине выполняется специальными болтами. Величина воздушной прослойки под ними существенно превышает зазор под главными полюсами. Его регулировка выполняется при помощи специальных пластин из материалов магнитного или немагнитного типа, а окончательная величина определяется, когда тяговый двигатель постоянного тока настраивается на коммутацию при достижении минимального количества искр.

Якорь и коллектор

В состав якоря входит вал, сердечник, обмотки и коллектор. Конфигурация сердечника выполнена в форме цилиндра, а сам он изготовлен из тонких штампованных листов электротехнической стали. Для изоляции листов используется лак или бумага. В сжатом виде после сборки сердечник фиксируется нажимными шайбами. Благодаря устройству сердечника, удается компенсировать влияние вихревых токов и снизить в нем утечку электроэнергии. Охлаждение ТЭД выполняется за счет специальных каналов вентиляции, устроенных в сердечнике.

Для якорных обмоток используется медный проводник круглого или прямоугольного сечения. Он закладывается в выемки сердечника и качественно изолируется от него. Вся обмотка делится на секции, концы каждой из них соединяются с коллектором путем пайки.

В конструкцию каждого коллектора входит активная составляющая и система крепления. Изоляция медных коллекторных пластинок (7) выполняется с помощью специальных прокладок. Провода якорной обмотки припаиваются к выступу в конце элемента (5). Край пластин, расположенный снизу (6) после сборки зажимается с помощью двух нажимных колец (3). Эти кольца также изолируются, а сама изоляция утапливается на 1,5 мм внутрь скользящей поверхности коллектора.

Тяговые электродвигатель асинхронного типа

На железнодорожном транспорте асинхронный тяговый двигатель долгое время не мог использоваться из-за отсутствия в электроснабжении подвижного состава переменного трехфазного тока. Постепенно развивающееся электротехническое производство позволило создать и усовершенствовать электронику полупроводникового типа.

Таким образом, были созданы преобразователи тока и напряжения, обладающие мощностью, достаточной, чтобы обеспечить энергией асинхронный тяговый двигатель. Ведущую роль в этом деле сыграли мощные транзисторы.

Тяговые электродвигатели трамвая

Тяговые электродвигатели трамвая

К тяговым электродвигателям предъявляются высокие требования. Они должны устойчиво переносить мороз, жару, быть защищенными от попадания пыли и влаги, выдерживать перегрузки, вызванные частыми пусками, ездой при переполненном вагоне и на подъеме, колебаниями напряжения в сети.

На трамвае применяют двигатели трех видов: последовательного возбуждения, с обмотками подмагничивания, смешанного возбуждения. В двигателях последовательного возбуждения меньшей частоте вращения соответствует больший потребляемый ток. Сила тяги прямо пропорциональна току. При трогании и начале разгона скорость мала, а сила тяги наибольшая. Двигатели с обмотками подмагничивания их главных полюсов быстрее переходят в режим электрического торможения, что дает более эффективное торможение электрическим тормозом даже при малой скорости. Двигатели смешанного возбуждения очень мало изменяют частоту вращения при изменении нагрузки. Поэтому вагон РВЗ-6 при постановке водителем рукоятки контроллера на одну из ходовых позиций будет следовать со скоростью, соответствующей данной позиции, и на горизонтальном участке пути, и на подъеме, и на спуске. Это особенно удобно при сложном профиле пути.

Устройство тяговых двигателей. Тяговый двигатель имеет неподвижный остов, на котором укреплены все части двигателя. Он служит одновременно магнитопроводом. Вращающаяся часть двигателя — якорь. На остове болтами или шпильками крепятся четыре главных и четыре добавочных полюса с обмотками, два или четыре кронштейна для крепления щеткодержателей, в которые вставляют угольные щетки, подшипниковые щиты с подшипниками. В настоящее время выпускаются тяговые двигатели с остовом цилиндрической формы.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Назначение главных полюсов — создание магнитного поля, необходимого для взаимодействия с ним проводников якоря, по которым протекает ток. Магнитное поле добавочных полюсов содействует ослаблению искрения щеток. Полюс имеет стальной сердечник, на который насажена обмотка в виде катушки из изолированного провода прямоугольного сечения. Для уменьшения вихревых токов сердечник главного полюса набирается из листовой стали, покрытой лаком. Сердечник добавочного полюса из литой стали, но он меньше по размерам и поэтому действие вихревых токов в нем незначительно. Для более плотного крепления катушек на полюсе и лучшей их изоляции применяют прокладки. В последнее время изготовляют монолитные полюсы, на которых катушки несъемные -они закреплены на полюсе современными электроизоляционными материалами.

Угольные щетки, имея скользящий контакт с коллектором, создают цепь от неподвижных проводников остова на обмотку 16 якоря. Щеткодержатель состоит из литого или штампованного корпуса, пружин и нажимных пальцев, передающих; усилие от пружин на угольную щетку-Щеткодержатель тяговых двигателей имеет также устройство для регулирования нажатия. Для лучшего токопрохождения корпус щеткодержателя соединен с угольной щеткой медным гибким шунтом.

Рис. 1. Схемы соединения двигателей:
а – последовательного возбуждения, б – смешанного возбуждения

Рис. 2. Устройство тягового двигателя ТЕ-022:
1 – остов, 2, 17. – катушки полюсов, 3 – вал якоря, 4 – вентиляционные отверстия, 5 —выводные провода, 6 – фланец карданного вала и тормозного барабана, 7, 24 – роликоподшипники, 8, 23 – подшипниковые щиты, 9 – якорь, 10 – бандаж, 11 – клинья, 12 – обмотка полюсов, 13 – болты, 14 — полюс, 15 – сердечник якоря, 16 – обмотка якоря, 18 – “петушки”, 19 – защитная сетка, 20 – миканитовый конус, 21 -“ласточкин хвост”, 22 – ламели коллектора, 25 – контактная поверхность коллектора, 26 – гибкие шунты, 27 – щеткодержатели, 28 – кронштейны щеткодержателей, 29 – угольные щетки, 30 – пружины щеткодержателей, 31 -нажимные пальцы, 32 – крышка коллекторного люка

Якорь состоит из сердечника, обмотки, коллектора и вала. Сердечник якоря из пластин листовой электротехнической стали, изолированных лаком, крепится на валу. В сердечнике предусмотрены вентиляционные отверстия для прохождения воздуха, охлаждающего якорь, пазы сердечника укладывается обмотка якоря, выполненная в виде секций, закрепленных клиньями. На некоторых типах якорей для крепления клиньев делают бандажи из стальной проволоки. Выступающие из торцов сердечника части секций покрывают тканью, поверх которой накладывают веревочный бандаж. Бандаж покрывают электроэмалью.

Коллектор служит для передачи тока от щетки к проводникам якоря. Он состоит из медных пластин, называемых ламелями, изолированных друг от друга и от сердечника миканитовыми гшастинами и конусами. Контактную поверхность коллектора протачивают на станке и шлифуют. Чтобы щетки при работе не касались миканита, изоляционные пластины делают ниже примерно на 1 мм, выполняя продорожку коллектора. В части, расположенной со стороны сердечника, ламели снабжены выступами — “петушками”, в которые впаивают концы проводников обмотки якоря. Внутренняя часть ламелей выполнена в форме “ласточкина хвоста”, что позволяет скреплять их при сборке коллектора. С торцов остова устанавливают подшипниковые щиты с роликовыми или шариковыми подшипниками. В подшипниках с густой смазкой вращается вал якоря.

Двигатели последовательного возбужения имеют четыре выводных провода, двигатели смешанного возбуждения с обмотками подмагничивания главных полюсов — шесть. Провода выводятся: два от обмотки последовательного возбуждения, два от обмотки якоря, соединенной последовательно с обмоткой добавочных полюсов, и два (в двигателях смешанного возбуждения или с подмагничиванием полюсов) от обмотки независимого возбуждения. Выводные провода подключают к зажимам вводных коробок, на которые подается ток от аппаратов высокого напряжения. Внутри остова провода соединяют обмотки катушек полюсов Друг с другом, а также со щеткодержателями.

Тяговый двигатель рассчитан на работу при определенном номинальном режиме, т. е. с определенными напряжением, током, частотой вращения и мощностью. При номинальном режиме двигатель работает в течение 10 ч без повышения температуры его частей сверх допустимой. Максимальным называется ток двигателя, который допускается в нем в течение 1 мин.

Вентиляция двигателей. При работе двигателя выделяется теплота. Чтобы двигатель не перегревался, его необходимо охлаждать. Двигатель с самовентиляцией охлаждается вентилятором, насаженным на вал якоря. При вращении вентилятора воздух из атмосферы проходит внутри остова и через вентиляционные каналы якоря, охлаждая двигатель. Двигатели с самовентиляцией охлаждаются лучше при большой скорости вагона, так как в этом случае быстрее вращаются вентиляторы. Двигатель же выделяет больше теплоты при большой нагрузке, а именно: в момент трогания с места, в начале разгона, при въезде на подъем, т. е. при малой скорости. В этих случаях охлаждение двигателя часто недостаточно. Поэтому некоторые типы вагонов (например, Т-3) имеют более сложную систему охлаждения — принудительную вентиляцию. В вагонах Т-3 два вентилятора на валу двигателя-генератора. Они засасывают воздух из атмосферы через жалюзи в левой стенке вагона и направляют по вентиляционным желобам. При этом воздушный ноток делится на два: один охлаждает тяговые двигатели, второй — пускотормозной реостат. При принудительной вентиляции может подаваться любое количество воздуха, необходимого для охлаждения двигателей независимо от режима их работы.

Электромеханическими характеристиками тягового двигателя называются зависимости частоты вращения п, вращающего момента М, коэффициента полезного действия от тока якоря. В некоторых случаях вместо частоты вращения удобнее брать скорость движения вагона г?, а вместо вращающего момента — силу тяги F. Чаще всего электромеханические характеристики тяговых двигателей представляют в виде графиков. В этом случае по горизонтальной оси откладывают значение тока, а по вертикальной — остальные величины в соответствующем масштабе. На рисунке представлены характеристики для полного возбуждения двигателей (Г1В) и для ослабленного (ОВ).

Физические процессы при работе электродвигателей. При работе тягового двигателя ток поступает в обмотки главных и добавочных полюсов и через щетки — в обмотку якоря. Ток, проходя по обмоткам главных полюсов, намагничивает полюсы, в результате чего образуется магнитное поле. Полярность полюсов чередуется: если первый полюс северный, то второй — южный, третий — северный, четвертый — южный. Ток проходит и по проводникам обмотки якоря. На проводник с током в магнитном поле действует выталкивающая сила. Пазы якоря содержат большое количество проводников. Действие магнитного поля значительно увеличивается благодаря сердечнику якоря. Сила, суммарно действующая на все проводники якоря, создает вращающий момент на валу якоря двигателя. Так как проводники якоря вращаются в магнитном поле, то в них наводятся электродвижущие силы (э.д.с.) вследствие электромагнитной индукции. Э.д.с. отдельных проводников, складываясь, создают э.д.с. на щетках двигателя, которая направлена (примените правило правой руки) противоположно приложенному напряжению.

Рис. 3. Электромеханические характеристики тяговых двигателей:
а – ДК-256Г, 6 – ДК-259Г, в I I,-022

Коммутация и искрение щеток. При работе электродвигателя магнитное поле создается не только полюсами двигателя, но и обмоткой якоря. В результате магнитное поле искажается: у одного края полюса усиливается, у другого — уменьшается. Изменение магнитного поля под действием тока якоря вызывает искрение под щетками, ухудшает коммутацию двигателя, т. е. процесс съема тока с коллектора электрической машины.

Ток поступает в проводники якоря через щетки и ламели коллектора. В проводниках якоря, замкнутых щетками, перекрывающими ламели (замкнутый контур), вследствие электромагнитной индукции образуется ток, который также ухудшает коммутацию. Кроме того, из-за большой индуктивности обмотки якоря при изменении направления тока в ее проводниках возникают также токи. Это тоже ухудшает коммутацию двигателей. Искрение под щетками усиливает их износ и приводит к повреждению контактной поверхности коллектора, что в свою очередь может привести к возникновению кругового огня и выходу из строя якоря двигателя. Чтобы уменьшить искрение на электродвигателях малой мощности, достаточно установить щетки,сдвинув их относительно геометрической нейтрали.

В тяговых двигателях для улучшения коммутации применяют добавочные полюсы. Магнитный поток, созданный добавочными полюсами, компенсирует магнитный поток, образованный якорем вблизи нейтрали. В проводниках не наводится э.д.с. и не возникает ток в цепи: проводник секции – конец проводника секции, припаянный к ламели, — ламель коллектора — щетка, перекрывающая ламели — соседняя ламель — начало проводника секции. При отсутствии этого тока искрения под щетками не возникает.

Работа тягового двигателя в режиме пуска. Пока вагон неподвижен, на щетках тяговых двигателей не возникает электродвижущей силы. Поскольку сопротивление обмоток тяговых двигателей гд мало (десятые доли Ом), Нельзя включать двигатели непосредственно в сеть на напряжение U, чтобы по силовой цепи не потек недопустимо большой ток. Для ограничения тока используют пусковые реостаты, которые подключают последовательно с двигателями.

Для увеличения скорости передвижения вагон следует разгонять возможно быстрее (т. е. время пуска должно быть минимальным), для чего Двигатели должны создавать наибольшую силу тяги. Сила тяги зависит от тока тягового двигателя. При пуске и разгоне вагона подбирают сопротивление пусковых реостатов, исходя из наибольшего допустимого для Двигателей тока. Если ток меньше, то время пуска будет большим, если ток окажется больше, то возможно буксование колес. Поэтому ток в течение всего времени пуска должен поддерживаться неизменным. Для этого пусковые реостаты должны иметь большое число ступеней, т. е. секций реостата, отключаемых по мере разгона. Если ступеней мало, то помимо увеличения времени пуска при отключении каждой ступени реостата значительно изменяется ток, что приводит к изменению силы тяги, и вагон получает толчок, который вызывает неприятные ощущения у пассажиров. Наиболее экономен режим пуска, при котором вагон быстро набирает полную скорость: меньше энергии расходуется на нагрев пусковых реостатов и меньше времени двигатели находятся подтоком.

Регулирование скорости. Скорость вагона регулируют двумя способами – изменяя напряжение или возбуждение двигателей. На вагонах с непосредственной системой управления снижают скорость при последовательном соединении тяговых двигателей (или групп двигателей). При этом полное напряжение сети делится между двигателями (или их группами), что уменьшает приложенное напряжение к каждому из двигателей. При параллельном соединении это напряжение в два раза больше и вагон развивает большую скорость.

Подключение реостатов последовательно с тяговыми двигателями также уменьшает напряжение, подводимое к двигателям. Реостаты используют обычно лишь на маневровой позиции, когда малы скорость движения вагона (2—5 км/ч) и потребляемый ток. Во-первых, реостаты не могут долго работать под током и, во-вторых, при этом неэкономно расходуется электроэнергия, нагревая реостаты.

Регулирование скорости поезда, изменяя возбужение, используют при косвенной системе управления. Чем больше возбуждение главных полюсов, тем меньше частота вращения двигателя, и наоборот, чем меньше их возбуждение, тем больше частота вращения и скорость движения вагона. Объясняется это следующим образом. Если при движении вагона уменьшить возбуждение главных полюсов, то нарушится соответствие полученной на якоре э.д.с. и приложенного напряжения (считаем, что напряжение контактной сети неизменно). Э.д.с. уменьшится, так как каждый проводник якоря станет пересекать меньше магнитных линий. Это вызовет увеличение тока в якорях двигателей. Значит, увеличится сила тяги и вагон разгонится до скорости, при которой э.д.с. на якорях двигателя будут соответствовать приложенному напряжению.

Изменять возбуждение можно двумя способами. На вагонах РВЗ-6 с помощью реостатов изменяют ток независимых обмоток. На вагонах Т-3, КТМ-5МЗ, JIM-68M подключают индуктивные шунты параллельно обмотке главных полюсов, при этом часть тока, протекающего по обмотке возбуждения, ответвляется в индуктивный шунт, уменьшая ток, а значит, и возбуждение главных полюсов.

Индуктивный шунт (а не реостат) устанавливают из-за большой индуктивности обмотки возбуждения тягового двигателя. В цепях с индуктивностью после случайного уменьшения или отключения тока (например, при отрыве токоприемника от контактного провода) он возрастает медленнее, чем в цепях без индуктивности. Если бы подключенная ветвь не имела индуктивности, то некоторое время почти весь ток шел к щеткам якорей двигателей, минуя обмотку возбуждения. Это привело бы к резкому возрастанию тока двигателя и срабатыванию токовой защиты, поскольку без тока в обмотке главных полюсов нет возбуждения и в проводниках якоря не наводится э.д.с. Если же каждая параллельная ветвь содержит индуктивность, то ток в обеих ветвях возрастает одинаково, не вызывая недопустимого увеличения тока в якорях.

Работа тягового двигателя в режиме электрического торможения. Для получения электрического торможения на трамвае используют свойство обратимости электрических машин. Различают реостатное и рекуперативное торможение. При реостатном торможении энергия передается в реостаты, а при рекуперативном она возвращается в контактную сеть.

В режиме электрического торможения ток в якоре двигателя меняет направление на противоположное по сравнению с тяговым режимом. Это меняет направление сил, действующих на проводники якоря: силы создают вращающий момент в направлении, противоположном вращению якоря. Чтобы перейти в режим торможения, тяговый двигатель последовательного возбуждения необходимо отключить от контактной сети и подключить так, чтобы сохранить направление тока в обмотках главных полюсов, а направление тока в якоре изменить на противоположное. Затем следует подобрать сопротивление тормозного реостата, соответствующее скорости движения вагона в данный момент.

При электрическом торможении тормозное усилие прямо пропорционально току двигателя. Это значит, что для эффективного торможения ток должен быть наибольшим из возможных и не изменяться в течение всего времени торможения. Если ток будет больше этой величины, то возможен юз, а если меньше, то торможение малоэффективно. Поэтому тормозные реостаты следует выводить как можно более плавно, а ступеней этих реостатов иметь как можно больше.

При очень низкой скорости реостатное торможение неэффективно, поэтому при движении трамвая под уклон нельзя обеспечить его остановку реостатным торможением. В этих случаях вагон дотормаживают механическим тормозом с пневматическим или ручным приводом или тормозом, приводимым в действие автоматически.

При использовании тяговых двигателей смешанного возбуждения (на вагонах РВЗ-6) можно обеспечить рекуперативное торможение трамвая, при котором электроэнергия не гасится в реостатах, а возвращается в контактную сеть. Электрические цепи вагона в этом случае сложнее, чем при реостатном торможении.

При рекуперативном торможении двигатель не отключают от контактной сети и подключают для согласованной работы последовательную и независимую обмотки возбуждения. Это вызывает увеличение э.д.с. на щетках электродвигателя. Когда э.д.с. станет больше приложенного к якорям двигателей напряжения от контактной сети, начнется рекуперативное торможение. Если в данный момент другие трамваи движутся под током, то ток, выработанный в якорях тяговых двигателей, поступает к ним. Если же потребители тока отсутствуют (например, в позднее время, когда на линии мало вагонов), то напряжение на якорях двигателей, работающих в рекуперативном режиме (и в контактной сети), может значительно возрасти. Иногда напряжение повышается настолько, что перегорают лампы, пробивается изоляция высоковольтного оборудования.

Тяговый двигатель — простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Из простой английской Википедии, бесплатная энциклопедия

См. также: Электромобиль и электродвигатель

Тяговый двигатель относится к типу электродвигателя. Тяговый двигатель используется для создания крутящего момента на машине. Обычно его заменяют прямолинейным движением.

Тяговые двигатели используются в рельсовых транспортных средствах с электрическим приводом, таких как электропоезда и электровозы. Они также используются в электромобилях, таких как электрические поплавки для молока, элеваторы и конвейеры. Транспортные средства с системами электрической трансмиссии, такие как дизель-электрические локомотивы, электрические гибридные транспортные средства и электромобили с батарейным питанием.

Железная дорога[изменить | изменить источник]

Железные дороги впервые использовали двигатели постоянного тока. Эти двигатели обычно работали на напряжении около 600 вольт. Мощные полупроводники были разработаны для управления переключением двигателей переменного тока. Они сделали асинхронные двигатели переменного тока лучшим выбором. ^[1] Асинхронный двигатель не требует контактов внутри двигателя. Эти двигатели переменного тока проще и надежнее старых двигателей постоянного тока. Асинхронные двигатели переменного тока, известные как асинхронные тяговые двигатели .

До середины 20-го века один большой двигатель часто использовался для привода нескольких колес через шатуны. Точно так же вращались ведущие колеса паровозов. Теперь обычной практикой является использование одного тягового двигателя для привода каждой оси через зубчатую передачу.

Обычно тяговый двигатель устанавливается между колесной рамой и ведомой осью. Это называется «тяговый двигатель с носовой подвеской». Проблема с этим креплением заключается в том, что часть веса двигателя приходится на ось. Это приводит к более быстрому износу гусеницы и рамы. ^[1] «Биполярные» электровозы, построенные General Electric для Милуоки-роуд, имели двигатели с прямым приводом. Вращающийся вал двигателя был также осью для колес.

Двигатель постоянного тока состоит из двух частей; вращающийся якорь и фиксированные обмотки возбуждения . Обмотки возбуждения, также называемые статором , окружают якорь. Обмотки возбуждения выполнены из плотно намотанных витков провода внутри корпуса двигателя. Арматура, также называемая ротор , представляет собой еще один набор катушек проволоки, намотанных на центральный вал. Якорь соединен с обмотками возбуждения через щетки . Щетки представляют собой подпружиненные контакты, прижимающиеся к коллектору . Коммутатор посылает электричество по круговой схеме на обмотки якоря. Двигатель с последовательной обмоткой имеет якорь и обмотки возбуждения, соединенные последовательно. Двигатель постоянного тока с последовательной обмоткой имеет низкое электрическое сопротивление. Когда на двигатель подается напряжение, оно создает сильное магнитное поле внутри двигателя. ^[1] Создает большой крутящий момент, поэтому подходит для запуска поезда. Если на двигатель подается больший ток, чем необходимо, крутящий момент будет слишком большим, и колеса будут вращаться. Если на двигатель подается слишком большой ток, это может повредить двигатель. Резисторы используются для ограничения тока при запуске двигателя.

Когда двигатель постоянного тока начинает вращаться, магнитные поля внутри начинают объединяться. Они создают внутреннее напряжение. Эта электромагнитная сила (ЭДС) работает против напряжения, подаваемого на двигатель. ЭДС управляет током, протекающим в двигателе. По мере увеличения скорости двигателя ЭДС падает. Меньший ток поступает в двигатель, и он создает меньший крутящий момент. Двигатель перестанет увеличивать свою скорость, когда крутящий момент будет соответствовать (такой же, как) лобовому сопротивлению поезда. Чтобы разогнать поезд, нужно подать на двигатель большее напряжение. Один или несколько резисторов удаляются для увеличения напряжения. Это увеличит ток. Крутящий момент увеличится, а вместе с ним и скорость поезда. Когда в цепи не осталось резисторов, полное линейное напряжение подается непосредственно на двигатель.

В электропоезде машинист изначально должен был контролировать скорость, изменяя сопротивление вручную. К 1914 году использовалось автоматическое ускорение. Это было достигнуто с помощью ускоряющего реле в цепи двигателя. Его часто называли режекторным реле . Реле будет следить за падением тока и контролировать сопротивление. Все, что нужно было сделать водителю, это выбрать низкую, среднюю или полную скорость. Эти скорости называются шунтовыми , серийными и параллельными из-за того, как были подключены двигатели.

Дорожные транспортные средства[изменить | изменить источник]

См. также: Гибридный электромобиль и Электромобиль

Традиционно дорожные транспортные средства (автомобили, автобусы и грузовики) используют дизельные или бензиновые двигатели с трансмиссией. Во второй половине 20-го века начали разрабатываться автомобили с системами электрической трансмиссии. Эти транспортные средства имеют источник электроэнергии от аккумуляторов или топливных элементов. Они также могут быть оснащены двигателями внутреннего сгорания.

Преимущество использования электродвигателей заключается в том, что некоторые типы могут генерировать энергию. Они действуют как динамо при торможении. Это помогает повысить эффективность автомобиля.

Из-за высокой мощности тяговых двигателей они выделяют много тепла. Обычно они требуют охлаждения, часто с принудительной подачей воздуха. ^[2]

1. ↑ ^{1.0 1.1 1.2} «Тяговые электроприводы». rail-technical.com . Железнодорожные технические веб-страницы. Архивировано из оригинала 31 августа 2012 г. Проверено 2010-09-17.
2. ↑ «Испарительный кондиционер». www.snowman.com.ua. Архивировано из оригинала 16 мая 2016 г. Проверено 28 апреля 2016 г. .

• «Разборка тягового двигателя — Associated Rewinds (Ireland) Limited»
• Изображение тягового двигателя, установленного в носовой части вагона R46 нью-йоркского метро. Мотор хорошо виден за осью с коробкой передач с надписью на ней в центре.
• Еще один тяговый двигатель, установленный в носовой части, на разбитом вагоне метро R38.
• Мастерская по ремонту грузовиков Кони-Айленда; много фотографий тяговых двигателей
• Отдельный грузовик с тяговыми двигателями.
• Информация об электромобилях

Тяговые двигатели｜Транспортные системы Продукты｜Транспортные системы｜Информация о продуктах｜Toyo Denki Seizo K.K.

Транспортные системы

Тяговые двигатели питаются от электричества и вырабатывают энергию для вращения колес поезда. Поворотное усилие, создаваемое тяговыми двигателями, передается на колеса через приводной редуктор и ось. Тяговые двигатели обычно устанавливаются на грузовиках, где размещены колеса.

• Низкие эксплуатационные расходы: Полностью герметичная конструкция предотвращает проникновение пыли. Уменьшенное количество компонентов для меньшего количества элементов, требующих обслуживания, и снижение частоты.
• Низкий уровень шума: полностью герметичная конструкция, обеспечивающая минимальный уровень шума. Усовершенствованные дополнительные устройства, такие как охлаждающие вентиляторы, также помогают снизить уровень шума.
• Высокая надежность: Прочная конструкция достигается за счет интеграции статора и пайки стержня ротора с использованием высокочастотного нагрева.

Основные продукты

Метод нагрузки на тело		Установленный на грузовике, параллельный карданный привод со сплошной осью
Форма		Самовентилируемый
Применение		Пригородные поезда, пригородные поезда, метро
Спецификация образец	Клемма Напряжение	1100 В перем. тока (Напряжение сети: 1500 В пост. тока)
	Выход	155 кВт (Номинальная часовая мощность)
	Номинальная скорость	1620мин -1
	Масса	615 кг

Метод нагрузки на тело		Установленный на грузовике, параллельный карданный привод со сплошной осью
Форма		Полностью закрытые внешние вентиляторы
Применение		Пригородные поезда, пригородные поезда, метро
Спецификация образец	Клемма Напряжение	1100 В перем. Posted inПопулярное Copyright 2021 Негосударственное частное образовательное учреждение Учебный технический Центр «Светофор». Все права защищены