TRAKCJA ELEKTRYCZNA

SILNIKI TRAKCYJNE

  Silniki trakcyjne to silniki elektryczne służące do napędzania zestawĂłw kołowych pojazdĂłw trakcyjnych. Elektryczne silniki trakcyjne znajdują się we wszystkich pojazdach elektrycznych oraz w lokomotywach spalinowych z przekładnią elektryczną. W pojazdach elektrycznych energia do silnikĂłw dostarczana jest z sieci trakcyjnej, natomiast silniki trakcyjne pojazdĂłw spalinowych zasilane są z prądnicy głównej umieszczonej w pojeĹşdzie.
  Silniki trakcyjne podczas pracy są naraĹźone na wiele szkodliwych czynnikĂłw jak wilgoć, zanieczyszczenia, zapylenia pochodzenia atmosferycznego, drgania i wstrząsy powodowane jazdą taboru oraz stale zmieniające się obciążenie podczas jazdy - od rozruchu, kiedy to natężenie prądu w obwodzie jest nawet dwukrotnie większe od znamionowego do wartości zerowej przy jeĹşdzie z rozpędu. Te wszystkie czynniki działają szkodliwie na silniki trakcyjne dlatego budowa i osłona silnika muszą być trwałe, niezawodne i szczelne. Podczas eksploatacji silniki muszą być poddawane szczegółowym przeglądom, ktĂłre mają na celu zapobiegać awariom podczas normalnej eksploatacji poprzez eliminowanie powstałych uszkodzeń i dokładne czyszczenie silnika.

    PoniewaĹź podczas pracy wydziela się duĹźa ilość ciepła, ktĂłra moĹźe spowodować uszkodzenie silnika lub teĹź całkowite zniszczenie stosuje się przewietrzanie silnika. MoĹźe to być przewietrzanie własne lub przewietrzanie obce. Przewietrzanie własne polega na tym, Ĺźe po jednej stronie wirnika na wale osadzone są pod odpowiednim kątem skrzydła wiatraka, ktĂłrych obrĂłt powoduje powiew powietrza do wnętrza silnika. Przewietrzanie obce polega na tym, Ĺźe do silnika podłączony jest wentylator, ktĂłry tłoczy powietrze przewodem wentylacyjnym do środka silnika. Silniki małej mocy posiadają przewietrzanie własne, natomiast silniki duĹźej mocy raczej przewietrzanie obce. Silniki trakcyjne mają przewietrzanie obce.

  Wszystkie pojazdy elektryczne i spalinowe z przekładnią elektryczną są napędzane przez silniki elektryczne umieszczone na wĂłzkach. Przydatność do eksploatacji w róşnych warunkach, na liniach o róşnych profilach określa charakterystyka trakcyjna pojazdu. Charakterystyka ta jest określona przez charakterystyki silnikĂłw napędzających pojazd. W zaleĹźności od rodzaju prądu silniki moĹźemy podzielić na silniki prądu stałego i prądu przemiennego. Dokładniejszy podział określa jeszcze sposĂłb łączenia uzwojenia wirnika z uzwojeniem wzbudzenia wewnątrz silnika.

SILNIKI PRĄDU STAŁEGO SILNIKI SZEREGOWE SILNIKI BOCZNIKOWE SILNIKI SZEREGOWO-BOCZNIKOWE REGULACJA PRĘDKOŚCI OBROTOWEJ BUDOWA SILNIKA SZEREGOWEGO KONSERWACJA I NAPRAWA SILNIKA	SILNIKI NA INNY RODZAJ PRĄDU SILNIKI JEDNOFAZOWE KOMUTATOROWE SILNIKI NA PRĄD STAŁY TĘTNIĄCY SILNIKI TRÓJFAZOWE ASYNCHRONICZNE REGULACJA PRĘDKOŚCI OBROTOWEJ	INNE INFORMACJE ZASILANIE SILNIKÓW

  Róşnice w silnikach trakcyjnych prądu stałego, prądu przemiennego i prądu stałego tętniącego wynikają ze zjawisk zachodzących wewnątrz maszyny i z tego powodu ich budowa musi się nieco róşnić od siebie.

Poniżej podam i opisze kilka wzorów opisujących zależności podczas pracy silników prądu stałego:
  Teoretycznie prędkość obrotową silnika prądu stałego moĹźna wyrazić za pomocą wzoru:


  Prędkość obrotowa silnika zaleĹźy od napięcia zasilającego silnik, prądu obciążenia oraz strumienia wzbudzenia. Stała wartość c to współczynnik, ktĂłry zaleĹźy od konstrukcji silnika i jest on nie zmienny. Postać powyĹźszego wzoru jest ogĂłlna i tylko częściowo opisuje zmiany zachodzące podczas regulacji prędkości. W praktyce zmiany zachodzące wewnątrz silnika są bardziej złoĹźone. Włączając dodatkową rezystancję w obwĂłd silnika sprawa komplikuje się jeszcze bardziej.

  W chwili załączenia silnika do pracy prąd płynący jest duĹźy, poniewaĹź ogranicza go tylko rezystancja wewnętrzna. Im prędkość obrotowa jest większa tym prąd mniejszy poniewaĹź rośnie siła przeciwelektromotoryczna, ktĂłra skierowana jest przeciwnie do napięcia zasilania.


Siła przeciwelektromotoryczna opisana jest wzorem:


  Jak widać siła przeciwelektromotoryczna wzrasta wraz ze wzrostem prędkości obrotowej.

  Energia zuĹźyta w wirniku podczas przemiany energii elektrycznej na mechaniczną wynosi:


  Podczas przemiany energii elektrycznej na mechaniczną występują straty, ktĂłre zależą od siły przeciwelektromotorycznej oraz prądu obciążenia. W związku z tymi stratami współczynnik sprawności maszyny się nieco obniĹźa.

  Moment obrotowy pomniejszony o współczynnik sprawności wynosi:


  Moment obrotowy zaleĹźny jest o prądu w obwodzie głównym, strumienia magnetycznego oraz współczynnika proporcjonalności c, ktĂłry zaleĹźny jest od konstrukcji silnika. Gdyby pominąć sprawność to moment obrotowy przedstawia się poniĹźszym wzorem.


  NajwaĹźniejszym parametrem silnika jest moc. Moc jest to szybkość wykonywania pracy i mierzy się ją na wale maszyny. Moce moĹźna podzielić, na:
Moc chwilową - moc, którą może rozwinąć silnik w ciągu kilku minut, nie przekraczając dopuszczalnej temperatury.
Moc godzinna - moc, którą może rozwijać silnik w ciągu godziny nie przekraczając dopuszczalnej temperatury.
Moc ciągła - moc, którą może rozwijać silnik w ciągu kilku, kilkunastu godzin nie przekraczając dopuszczalnej temperatury dla uzwojeń.

  Parametrem określającym doskonałość silnika trakcyjnego jest moc jednostkowa, czyli stosunek mocy do masy [kW/kg]. Im stosunek ten jest większy tym silnik doskonalszy, poniewaĹź ma to wpływ na jego wymiary (wielkość silnika ograniczona jest miejscem na wĂłzku) i ogĂłlną masę lokomotywy.

  W trakcji stosuje się jeszcze jeden dość waĹźny wzĂłr określający zaleĹźności mocy od siły pociągowej i prędkości.


  Moc na obwodzie kół napędnych jest iloczynem siły pociągowej i prędkości. Oznacza to, Ĺźe moc pojazdu, ktĂłra jest sumą mocy wszystkich silnikĂłw trakcyjnych moĹźna wykorzystać albo do uzyskania duĹźej siły pociągowej przy małej prędkości, albo do uzyskania duĹźej prędkości jazdy przy małej sile pociągowej. W praktyce powyĹźsze zaleĹźności realizuje się przez odpowiedni dobĂłr przekładni.

  KaĹźdy silnik w zaleĹźności od układu połączeń róşnie zachowuje się na liniach o róşnym profilu. Na przykład pojazd z silnikami szeregowymi o tej samej mocy co pojazd z silnikami bocznikowymi uzyska większą szybkość podczas zjazdu z wzniesienia niĹź pojazd z silnikami bocznikowymi. Dobierając silnik naleĹźy się kierować wieloma czynnikami m.in profil linii (wzniesienia, łuki). Przy wyborze silnika oprĂłcz danych, ktĂłre mamy, tj: ciężar pociągu, profil, nacisk osi, pomagają nam róşne obliczenia, jazda teoretyczna. Analizując wady i zalety silnika, oraz obliczenia mamy juĹź pewien zarys, ktĂłry zazwyczaj decyduje, ktĂłry silnik się lepiej sprawdzi, będzie bardziej ekonomiczny.

  JeĹźeli chcesz się dowiedzieć więcej o innych maszynach elektrycznych kliknij ---> maszyny elektryczne.

Poniżej znajdują się odnośniki do poszczególnych zagadnień związanych z trakcją elektryczną:

OGÓLNE INFORMACJE | SYSTEMY ZASILANIA | SIEĆ TRAKCYJNA | PODSTACJE TRAKCYJNE AUTOMATYKA I STEROWANIE | ELEKTRYFIKACJA I EKSPLOATACJA | HAMOWANIE ELEKTRYCZNE