Traukos variklis – kas tai, veikimo principas ir panaudojimas
Traukos variklis: sužinokite veikimo principą, taikymą ir privalumus geležinkelio, elektrinių transporto priemonių, liftų, konvejerių ir hibridinių sistemų srityse.
Taip pat žr: Elektromobilis ir Elektros variklis
Traukos variklis - tai elektros variklio tipas. Traukos variklis naudojamas mašinos sukimo momentui sukurti. Jis paprastai keičiamas į tiesiaeigį judesį.
Traukos varikliai naudojami elektra varomose geležinkelio transporto priemonėse, pavyzdžiui, elektriniuose traukos riedmenyse ir elektriniuose lokomotyvuose. Jie taip pat naudojami elektra varomose transporto priemonėse, pavyzdžiui, elektriniuose pieno plautuvuose, liftuose ir konvejeriuose. transporto priemonėse su elektros perdavimo sistemomis, pavyzdžiui, dyzeliniuose-elektriniuose lokomotyvuose, elektrinėse hibridinėse transporto priemonėse ir baterijomis varomose elektrinėse transporto priemonėse.
Kas tai yra traukos variklis?
Traukos variklis – specialiai judėjimui sukurta pavaros dalis, kurios pagrindinė užduotis yra tiekti sukimo momentą ratams, vikšrams ar kitoms judančioms mašinos dalims. Skirtingai nuo mažesnių pramoninių variklių, traukos varikliams keliami reikalavimai: didelis pradinio momentas, patikimumas, ilgaamžiškumas ir efektyvus aušinimas.
Veikimo principas
Traukos varikliai gali būti skirtingo tipo, bet pagrindinis principas yra panašus: elektros energija paverčiama mechanine sukimo jėga. Pagrindiniai veikimo elementai:
- Statoriaus magnetinis laukas – sukuria rotorui sąveiką.
- Rotoras – dalis, kuri verčiasi ir perduoda momentą perdavimo sistemai.
- Valdiklis / keitiklis – reguliuoja srovę ir įtampą, nustato variklio greitį ir sukimo momentą.
Skirtingi variklių tipai (pvz., nuolatinės srovės komutuojami varikliai, asinchroniniai (indukciniai) arba sinchroniniai (įskaitant nuolatinio magneto) varikliai) naudoja skirtingus būdus, kaip sukurti magnetinį lauką ir valdyti rotorą. Šiuolaikiniuose traukos įrenginiuose dažnai naudojami kintamosios srovės varikliai kartu su elektroniniais keitikliais, kurie leidžia tiksliai valdyti greitį ir momentą.
Traukos variklių tipai
- DC (nuolatinės srovės) varikliai – anksčiau plačiai naudoti dėl paprasto valdymo; reikalauja komutatoriaus arba šepetėlių.
- Asinchroniniai (indukciniai) varikliai – patvarūs, nereikalauja šepetėlių, plačiai naudojami šiuolaikinėse lokomotyvuose ir elektriniuose traukos riedmenyse.
- Sinchroniniai varikliai (įskaitant permanentinių magnetų) – aukštas efektyvumas ir didelis momentas prie žemo greičio; populiarūs elektromobiliuose ir pažangiuose traukos įrenginiuose.
Panaudojimas
Traukos varikliai naudojami plačiai:
- Geležinkelio transportas: elektriniai traukiniai, tramvajai, metro, lokomotyvai.
- Kelioninėms transporto priemonėms: elektriniai automobiliai, sunkvežimiai, autobusiukai.
- Pramonės įrenginiuose: liftai, konvejeriai, kranai, specialūs vagonai ir pavežimo įrenginiai.
- Hibridinės sistemos: dyzeliniuose-elektriniuose lokomotyvuose arba hibridiniuose autobusuose, kur variklis dirba kartu su vidaus degimo varikliu ir energiijos kaupimu.
Valdymas ir regeneracija
Šiuolaikiniai traukos varikliai valdomi galingais keitikliais ir kontrolės sistemomis, kurios užtikrina sklandų pagreitinimą, trauką ir saugų stabdymą. Svarbi funkcija – regeneracinis stabdymas, kai variklis veikia kaip generatorius ir perduoda atgal elektros energiją į elektros tinklą arba į energijos kaupiklį (pvz., baterijas), taip didinant sistemos efektyvumą ir mažinant energijos sąnaudas.
Struktūra ir aušinimas
Traukos varikliai konstrukcijos prasme dažnai montuojami kartu su pavarų dėže arba tiesiogiai prie ratų (t. y. in-wheel motors). Dėl didelio išskiriamo šilumos kiekio jie turi efektyvią aušinimo sistemą – ventiliatorius, cirkuliuojantį skystį arba oro srautus per korpuso radiatorių. Geras aušinimas padeda išlaikyti ilgaamžiškumą ir nuolatinį galios prieinamumą.
Privalumai ir trūkumai
- Privalumai: didelis sukimo momentas prie žemo greičio, geras valdymas, galimybė regeneruoti energiją, mažesnė priežiūra (ypač bešepetėlių variklių).
- Trūkumai: masė ir tūris didesnė didelės galios sistemose, reikia pažangių valdiklių ir aušinimo, elektromagnetiniai trukdžiai ir izoliacijos reikalavimai.
Priežiūra ir diagnostika
Reguliari techninė priežiūra apima aušinimo sistemų patikrinimą, guolių ir pavarų būklės kontrolę, izoliacijos patikrinimus ir valdiklių programinės įrangos atnaujinimus. Modernios transporto priemonės turi nuotolinės diagnostikos sistemas, kurios leidžia stebėti variklio būklę realiu laiku ir planuoti prevencinį aptarnavimą.
Išvada: Traukos variklis – esminė šiuolaikinio elektrinio transporto ir pažangios pramonės dalis. Tinkamai parinktas ir valdomas variklis užtikrina efektyvų, patikimą ir ekonomišką judėjimą daugelyje taikymo sričių.
Transporto taikomosios programos
Geležinkelis
Geležinkeliai pirmieji pradėjo naudoti nuolatinės srovės variklius. Šie varikliai paprastai veikė esant maždaug 600 voltų įtampai. Kintamosios srovės variklių perjungimui valdyti buvo sukurti didelės galios puslaidininkiai. Dėl jų kintamosios srovės indukciniai varikliai tapo geresniu pasirinkimu. Indukciniam varikliui nereikia kontaktų variklio viduje. Šie kintamosios srovės varikliai yra paprastesni ir patikimesni už senuosius nuolatinės srovės variklius. Kintamosios srovės indukciniai varikliai žinomi kaip asinchroniniai traukos varikliai.
Iki XX a. vidurio vienas didelis variklis dažnai buvo naudojamas keliems ratams per švaistiklius varyti. Taip savo varančiuosius ratus sukdavo garo lokomotyvai. Dabar įprasta naudoti vieną traukos variklį, kuris per krumpliaratinę pavarą varo kiekvieną ašį.
Paprastai traukos variklis montuojamas tarp rato rėmo ir varančiosios ašies. Tai vadinama "priekyje pakabintas traukos variklis". Tokio montavimo problema yra ta, kad dalis variklio svorio tenka ašiai. Dėl to greičiau susidėvi bėgiai ir rėmas. "General Electric" "Milwaukee Road" gaminamuose "Bi-Polar" elektriniuose lokomotyvuose buvo tiesioginės pavaros varikliai. Besisukantis variklio velenas buvo ir ratų ašis.
Nuolatinės srovės variklis sudarytas iš dviejų dalių: besisukančios inkaro ir nejudančios lauko apvijos. Lauko apvijos, dar vadinamos statoriumi, supa inkarą. Lauko apvijos sudarytos iš tvirtai suvyniotų vielos ričių, esančių variklio korpuse. Variklio inkaras, dar vadinamas rotoriumi, yra dar vienas vielos ričių rinkinys, suvyniotas aplink centrinį veleną. Inkaro apvija su lauko apvija sujungta šepetėliais. Šepetėliai yra spyruokliniai kontaktai, prispaudžiantys komutatorių. Komutatorius elektrą apskritimu siunčia į inkaro apvijas. Nuosekliojo variklio inkaro ir lauko apvijos sujungtos nuosekliai. Nuolatinės srovės nuosekliosios srovės variklio nuoseklioji apvija turi mažą elektrinę varžą. Į variklį įjungus įtampą, variklio viduje susidaro stiprus magnetinis laukas. Taip sukuriamas didelis sukimo momentas, todėl jis tinka traukiniui paleisti. Jei į variklį būtų siunčiama didesnė srovė, nei reikia, sukimo momentas būtų per didelis ir ratai suktųsi. Jei į variklį būtų siunčiama per didelė srovė, variklis galėtų sugesti. Variklio paleidimo metu srovei apriboti naudojami rezistoriai.
Pradėjus suktis nuolatinės srovės varikliui, jo viduje esantys magnetiniai laukai pradeda jungtis. Jie sukuria vidinę įtampą. Ši elektromagnetinė jėga (EMF) veikia prieš varikliui siunčiamą įtampą. EMP valdo srovės srautą variklyje. Varikliui greitėjant, EMP mažėja. Į variklį teka mažiau srovės, todėl jis sukuria mažesnį sukimo momentą. Variklis nustos didinti greitį, kai sukimo momentas atitiks traukinio pasipriešinimą (bus toks pat). Norint pagreitinti traukinį, į variklį reikia siųsti didesnę įtampą. Įtampai padidinti pašalinamas vienas ar daugiau rezistorių. Dėl to padidės srovė. Padidės sukimo momentas ir traukinio greitis. Kai grandinėje nelieka rezistorių, visa tinklo įtampa tiekiama tiesiai į variklį.
Iš pradžių elektrinio traukinio mašinistas turėjo reguliuoti greitį rankiniu būdu keisdamas varžą. Iki 1914 m. pradėta naudoti automatinė greitėjimo sistema. Tai buvo pasiekiama variklio grandinėje įjungus greitinimo relę. Ji dažnai buvo vadinama įpjovimo rele. Relė stebėdavo srovės kritimą ir kontroliuodavo varžą. Vairuotojui tereikėdavo pasirinkti mažą, vidutinį arba visą greitį. Šie greičiai vadinami šuntiniu, nuosekliuoju ir lygiagrečiuoju pagal tai, kaip buvo sujungti varikliai.
Kelių transporto priemonės
Taip pat žr: Hibridinė elektrinė transporto priemonė ir Elektrinė transporto priemonė
Tradiciškai kelių transporto priemonėse (lengvuosiuose automobiliuose, autobusuose ir sunkvežimiuose) naudojami dyzeliniai arba benzininiai varikliai su transmisija. XX a. antrojoje pusėje pradėtos kurti transporto priemonės su elektrinėmis transmisijos sistemomis. Šios transporto priemonės turi elektros energijos šaltinį iš akumuliatorių arba kuro elementų. Jos taip pat gali būti varomos vidaus degimo varikliais.
Elektros variklių naudojimo privalumas yra tas, kad kai kurie jų tipai gali generuoti energiją. Stabdymo metu jie veikia kaip dinamo. Tai padeda padidinti transporto priemonės efektyvumą.
Aušinimas
Dėl didelės traukos variklių galios jie išskiria daug šilumos. Paprastai juos reikia aušinti, dažnai naudojant priverstinį orą.
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra traukos variklis?
A: Traukos variklis - tai elektros variklio tipas, naudojamas mašinos sukimo momentui sukurti ir paversti jį tiesiaeigiu judesiu.
K: Kokių tipų elektra varomose geležinkelio transporto priemonėse naudojami traukos varikliai?
A. Traukos varikliai naudojami elektriniuose traukos riedmenyse ir elektriniuose lokomotyvuose.
K: Kur dar, be geležinkelio transporto priemonių, naudojami traukos varikliai?
A: Traukos varikliai taip pat naudojami elektra varomose transporto priemonėse, pavyzdžiui, pieno plaustuose, liftuose ir konvejeriuose.
K: Kokių tipų transporto priemonėse naudojamos elektros perdavimo sistemos, taigi ir traukos varikliai?
A: Traukos varikliai naudojami transporto priemonėse su elektros transmisijos sistemomis, pavyzdžiui, dyzeliniuose lokomotyvuose, elektrinėse hibridinėse transporto priemonėse ir baterijomis varomose elektrinėse transporto priemonėse.
K: Kokia traukos variklio paskirtis?
A: Traukos variklio paskirtis - sukurti mašinos sukimo momentą ir paversti jį tiesiaeigiu judesiu.
K: Ar elektrinės transporto priemonės yra vienintelės transporto priemonės, kuriose naudojami traukos varikliai?
Atsakymas: Ne, dyzelinių lokomotyvų ir elektrinių hibridinių transporto priemonių elektros perdavimo sistemose taip pat naudojami traukos varikliai.
K: Ar galite įvardyti keletą elektrinių transporto priemonių, kuriose naudojami traukos varikliai, pavyzdžių?
A.: Traukos variklius naudoja elektriniai pieno plautuvai, taip pat baterijomis varomos elektrinės transporto priemonės.
Ieškoti