Trakčný motor

Dopravné aplikácie

Železnice

Železnice najprv používali motory na jednosmerný prúd. Tieto motory zvyčajne pracovali s napätím približne 600 V. Na riadenie spínania striedavých motorov boli vyvinuté výkonné polovodiče. Vďaka nim sa indukčné motory na striedavý prúd stali lepšou voľbou. Indukčný motor nevyžaduje kontakty vo vnútri motora. Tieto striedavé motory sú jednoduchšie a spoľahlivejšie ako staré jednosmerné motory. Striedavé indukčné motory známe ako asynchrónne trakčné motory.

Pred polovicou 20. storočia sa často používal jeden veľký motor na pohon viacerých kolies prostredníctvom ojníc. Takto sa otáčali hnacie kolesá parných lokomotív. Teraz sa bežne používa jeden trakčný motor na pohon každej nápravy prostredníctvom prevodovky.

Trakčný motor sa zvyčajne montuje medzi rám kolesa a hnanú nápravu. Nazýva sa to "trakčný motor zavesený na čele". Problémom tejto montáže je, že časť hmotnosti motora je na náprave. To spôsobuje rýchlejšie opotrebovanie rozchodu a rámu. Elektrické lokomotívy "Bi-Polar" vyrábané spoločnosťou General Electric pre spoločnosť Milwaukee Road mali motory s priamym pohonom. Rotujúci hriadeľ motora bol zároveň nápravou pre kolesá.

Rovnosmerný motor sa skladá z dvoch častí: rotujúcej kotvy a pevného vinutia poľa. Vinutie poľa, nazývané aj stator, obklopuje kotvu. Vinutie poľa je tvorené pevne navinutými cievkami drôtu vo vnútri skrine motora. Kotva, nazývaná aj rotor, je ďalšia sústava cievok z drôtu navinutých okolo centrálneho hriadeľa. Kotva je spojená s vinutím poľa prostredníctvom kief. Kefy sú pružinové kontakty, ktoré tlačia na komutátor. Komutátor posiela elektrickú energiu v kruhovom obraze do vinutí kotvy. Motor so sériovým vinutím má kotvu a vinutie poľa zapojené do série. Sériovo vinutý jednosmerný motor má nízky elektrický odpor. Keď sa na motor privedie napätie, vytvorí sa v ňom silné magnetické pole. To vytvára vysoký krútiaci moment, takže je vhodný na rozbeh vlaku. Ak by sa do motora posielal väčší prúd, ako je potrebné, vznikol by príliš veľký krútiaci moment a kolesá by sa roztočili. Ak by sa do motora posielal príliš veľký prúd, mohlo by dôjsť k poškodeniu motora. Na obmedzenie prúdu pri spúšťaní motora sa používajú rezistory.

Keď sa jednosmerný motor začne otáčať, magnetické polia vo vnútri sa začnú spájať. Vytvoria vnútorné napätie. Táto elektromagnetická sila (EMF) pôsobí proti napätiu vysielanému do motora. EMF riadi tok prúdu v motore. Keď sa motor zrýchľuje, EMF klesá. Do motora tečie menej prúdu a motor vytvára menší krútiaci moment. Motor prestane zvyšovať svoje otáčky, keď sa krútiaci moment vyrovná (je rovnaký ako) odporu vlaku. Aby sa vlak zrýchlil, musí sa do motora poslať viac napätia. Na zvýšenie napätia sa odstráni jeden alebo viac rezistorov. Tým sa zvýši prúd. Krútiaci moment sa zvýši a zvýši sa aj rýchlosť vlaku. Keď v obvode nezostanú žiadne rezistory, plné sieťové napätie sa privedie priamo na motor.

V elektrickom vlaku musel rušňovodič pôvodne regulovať rýchlosť ručnou zmenou odporu. Do roku 1914 sa začalo používať automatické zrýchľovanie. To sa dosahovalo pomocou zrýchľovacieho relé v obvode motora. Toto relé sa často nazývalo zárezové relé. Relé sledovalo pokles prúdu a riadilo odpor. Stačilo, aby vodič zvolil nízku, strednú alebo plnú rýchlosť. Tieto rýchlosti sa podľa spôsobu zapojenia motorov nazývajú šuntové, sériové a paralelné.

Cestné vozidlá

Pozri tiež: Hybridné elektrické vozidlo a Elektrické vozidlo

Cestné vozidlá (osobné automobily, autobusy a nákladné vozidlá) tradične používajú naftové alebo benzínové motory s prevodovkou. V druhej polovici 20. storočia sa začali vyvíjať vozidlá s elektrickými prevodovými systémami. Tieto vozidlá majú zdroj elektrickej energie z batérií alebo palivových článkov. Môžu byť poháňané aj spaľovacím motorom.

Výhodou používania elektromotorov je, že niektoré typy môžu vyrábať energiu. Počas brzdenia fungujú ako dynamo. To pomáha zlepšiť účinnosť vozidla.

Chladenie

Vzhľadom na vysoký výkon trakčných motorov sa pri nich vytvára veľké množstvo tepla. Zvyčajne si vyžadujú chladenie, často pomocou núteného vzduchu.