Тяговий електродвигун

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Тяговий електродвигун ТЕД — електричний двигун, призначений для приведення в рух транспортних засобів, зокрема електровозів, електропоїздів, тепловозів, трамваїв, тролейбусів, електромобілей, електроходів, великовантажних автомобілів з електроприводом, танків і машин на гусеничному ходу з електропередачею, підйомно-транспортних машин, самохідних кранів і т. п.).

Основною відмінністю ТЕД від звичайних електродвигунів великої потужності є те, що монтаж таких двигунів трудомісткий, тому ці двигуни можуть розташовуватись тільки у спеціальних конструкціях (відповідні діаметри і довжина, спеціальні засоби для кріплення і т. п.).

Тягові двигуни міського і залізничного транспорту, а також двигуни мотор-коліс автомобілів експлуатуються в складних погодних умовах, у вологому і пильному повітрі. Також на відміну від електродвигунів загального призначення ТЕД працюють в різноманітних режимах (короткочасних, повторно-короткочасних з частими запусками), що супроводжується широкою зміною частоти обертання ротора і навантаження по струму (при зрушенні з місця може в 2 рази перевищувати номінальний). При експлуатації тягові двигуни піддаються механічним, тепловим і електричним перенавантаженням. Тому під час їхнього пректування враховують підвищену електричну і механічну міцність деталей і вузлів, теплостійку і вологостійку ізоляцію струмопровідних частин і обмоток, стабільну комутацію двигунів.

Развиток напівпровідникової техніки надав поштовх до переходу від двигунів з електромеханічною комутацією до вентильних машин з комутацією, за допомогою напівпровідникових перетворювачів.

Через те що умови роботи тягових двигунів можна вважати важкими, та зважаючи на їхні габаритні розміри тягові двигун відносять до машин граничного використання.

Класифікація[ред.ред. код]

Тягові електродвигуни класифікують за:

  • видом струму:
    • постійного (в тому числі випрямленого багатофазного пульсуючого до 10 %),
    • пульсуючого (в тому числі виплямленого однофазного пульсуючого більше 10 %),
    • змінного;
  • типу:
  • типу підвішування ТЕД:
    • опорно-осьове,
    • опорно-рамне;
  • способу живлення електроенергією
  • конструкції:
  • режиму роботи:
    • працюючі в тривалому режимі,
    • працюючі в коротко тривалому режимі (робочий період 15-90 хвилин),
    • працюючі в повторно-короткочасному режимі (продовжуваності включення 15-60 %);
  • ступеню захисту
  • способу охолодження:
    • з незалежною вентиляцією,
    • з самовентиляцією,
    • обдувні,
    • з природним охолодженням.

Будова ТЕД[ред.ред. код]

Тяговий електродвигун ДК-207А тролейбуса ЗіУ-5

Тяговий електродвигун, по суті, являє собой електродвигун з передачею крутного момента на рушій транспортного засобу (колесо, гусеницю або гребний гвинт).

В кінці XX ст. було створено декілька моделей безредукторних ТЕД, коли якір насажувався безпосередньо на вісь колісної пари. Однак навіть повне підресорювання двигуна відносно осі не позбавляло конструкцію від недоліків, які унеможливлювали роботу двигуна на повній потужності. Проблему вирішили, встановивши понижуючий редуктор, це дало можливість значно збільшити потужність і розвинути достатню для масового застосування ТЕД на транспортних засобах силу тяги.

Окрім основного режиму, тягові електродвигу можуть працювати в реверсивному режимі (зворотне обертання валу), а також в режимі генератора (при електричному гальмуванні, рекуперації).

Важливим моментом використання ТЕД є необхідність забезпечення плавного пуска-гальмування двигуна для управління швидкістю транспортного засобу. Спочатку регулювання сили струму здійснюється за рахунок підключення додаткових резисторів і зміни схеми коммутації силових кіл. З метою зменшення навантаження і підвищення ККД почали застосовувати імпульсний струм, регулювання якого не потребувало резисторів. Надалі почали використовувати електронні схеми, які керувалися мікропроцесорами. Для управління даними схемами (не залежно від їхньої будови) застосовуються контроллери, вони регулюють набір необхідної швидкості для транспортного засобу. Контроллерами керує людина (водій, машиніст).

Характеристики[ред.ред. код]

Як правило, визначаються наступні характеристики:

  • Електромеханічні (типові)(потужність, залежність частоти обертання якоря від сили струму і т. п.)
    • залежності від струму якоря
      • частоти обертання
      • крутного моменту
      • ККД
  • Електротягові
    • залежності від струму якоря
      • кругової швидкості рухомих коліс
      • сили тяги
      • ККД на ободі рухомих коліс
  • Тягові
  • Теплові (залежність температур окремих частин ТЕД від часу при різній силі струму);
  • Аеродинамічні (характеризують обдув двигуна).

Режими роботи[ред.ред. код]

Для електричного рухомого складу (ЕРС) регламентовані два режима работи двигунів, для яких існують номінальні параметри: потужність, напруга, струм, частота обертання, крутний момент та ін. Ці параметри вказуються на паспортній табличці двигуна, в його технічному паспорті та інших документах.

  • Тривалий режим — навантаження найбільшим струмом якоря необмеженого часом (більше 4-6 годин після запуска) при номінальній напрузі на зажимах і вентиляції яке не викликає превищення гранично допустимих температур.
  • Годинний режим (корткочасний) — навантаження найбільшим струмом якоря при запуску з практично холодного стану на протязі однієї години при номінальній напрузі з збудженням і вентиляцією, яке не викликає превищення гранично допустимих температур.

Для електровозів розрахунковим є тривалий режим, а для електропоїздів — годинний. Однак номінальними режимами для електровозів і електропоїздів є тривалий і годинний, а для тепловозів — тривалий і інколи годинний. Для всіх інших — короткочасний або повторно-короткочасний.