Motor de tracțiune

Aplicații în domeniul transporturilor

Calea ferată

Căile ferate au folosit pentru prima dată motoare de curent continuu. Aceste motoare funcționau de obicei la aproximativ 600 de volți. Semiconductori de mare putere au fost dezvoltați pentru a controla comutarea motoarelor de curent alternativ. Aceștia au făcut din motoarele de inducție de curent alternativ o alegere mai bună. Un motor de inducție nu necesită contacte în interiorul motorului. Aceste motoare de curent alternativ sunt mai simple și mai fiabile decât vechile motoare de curent continuu. Motoarele de inducție de curent alternativ cunoscute sub numele de motoare de tracțiune asincrone.

Înainte de jumătatea secolului al XX-lea, un singur motor de mari dimensiuni era adesea utilizat pentru a acționa mai multe roți prin intermediul unor biele de legătură. Acesta era același mod în care locomotivele cu aburi își roteau roțile motoare. Acum, practica normală este de a folosi un singur motor de tracțiune pentru a acționa fiecare axă prin intermediul unei transmisii cu angrenaje.

De obicei, motorul de tracțiune este montat între cadrul roții și axa motoare. Acesta se numește "motor de tracțiune suspendat pe nas". Problema acestei montări este că o parte din greutatea motorului se află pe osie. Acest lucru face ca șina și cadrul să se uzeze mai repede. Locomotivele electrice "Bi-Polar" construite de General Electric pentru Milwaukee Road aveau motoare cu acționare directă. Arborele rotativ al motorului era, de asemenea, axa pentru roți.

Motorul de curent continuu este alcătuit din două părți: armătura rotativă și înfășurările fixe ale câmpului. Înfășurările de câmp, denumite și stator, înconjoară armătura. Înfășurările de câmp sunt alcătuite din bobine de sârmă înfășurate strâns în interiorul carcasei motorului. Armătura, denumită și rotor, este un alt set de bobine de sârmă înfășurate în jurul arborelui central. Armătura este conectată la înfășurările de câmp prin intermediul periilor. Periile sunt contacte cu arc care apasă pe comutator. Comutatorul trimite curentul electric într-un model circular către înfășurările armăturii. Un motor cu înfășurare în serie are armătura și înfășurările de câmp conectate în serie. Un motor de curent continuu înfășurat în serie are o rezistență electrică scăzută. Atunci când se aplică tensiune la motor, se creează un câmp magnetic puternic în interiorul motorului. Acest lucru produce un cuplu mare, deci este bun pentru pornirea unui tren. Dacă se trimite la motor mai mult curent decât este necesar, ar exista un cuplu prea mare și roțile s-ar învârti. Dacă se trimite prea mult curent la motor, acesta ar putea fi deteriorat. Rezistențele sunt utilizate pentru a limita curentul la pornirea motorului.

Pe măsură ce motorul de curent continuu începe să se rotească, câmpurile magnetice din interior încep să se unească. Acestea creează o tensiune internă. Această forță electromagnetică (EMF) acționează împotriva tensiunii trimise către motor. EMF controlează fluxul de curent în motor. Pe măsură ce motorul accelerează, EMF scade. Mai puțin curent curge în motor și acesta produce un cuplu mai mic. Motorul va înceta să își mărească viteza atunci când cuplul se potrivește (este același cu) rezistența trenului. Pentru a accelera trenul, trebuie trimisă mai multă tensiune la motor. Una sau mai multe rezistențe sunt îndepărtate pentru a crește tensiunea. Acest lucru va crește curentul. Cuplul va crește, la fel și viteza trenului. Atunci când nu mai există rezistențe în circuit, întreaga tensiune de linie este aplicată direct la motor.

La un tren electric, mecanicul de locomotivă trebuia inițial să controleze viteza prin modificarea manuală a rezistenței. Până în 1914, a fost utilizată accelerarea automată. Aceasta se realiza printr-un releu de accelerare în circuitul motorului. Acesta era adesea numit releu de crestătură. Releul urmărea căderea curentului și controla rezistența. Tot ce trebuia să facă șoferul era să selecteze viteza mică, medie sau maximă. Aceste viteze se numesc șunt, serie și paralel, după modul în care erau cablate motoarele.

Vehicule rutiere

A se vedea și: Vehicul electric hibrid și Vehicul electric

În mod tradițional, vehiculele rutiere (autoturisme, autobuze și camioane) au folosit motoare diesel sau pe benzină cu transmisie. În a doua parte a secolului al XX-lea, au început să fie dezvoltate vehicule cu sisteme de transmisie electrică. Aceste vehicule au o sursă de energie electrică provenită de la baterii sau pile de combustie. De asemenea, acestea pot fi alimentate de un motor cu combustie internă.

Un avantaj al utilizării motoarelor electrice este că unele tipuri pot genera energie. Acestea acționează ca un dinam în timpul frânării. Acest lucru ajută la îmbunătățirea eficienței vehiculului.

Răcire

Din cauza nivelurilor ridicate de putere utilizate de motoarele de tracțiune, acestea generează multă căldură. De obicei, acestea necesită răcire, adesea cu aer forțat.