Avtoargon.ru

АвтоАргон
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Особенности конструкции асинхронных тяговых двигателей

Особенности конструкции асинхронных тяговых двигателей

Остов АТД. При тяговом исполнении АТД на остове необходимо иметь элементы крепления к раме тележки такие же, как у тяговых двигателей постоянного тока. Поскольку остов асинхронного тягового двигателя в отличие от остова тягового двигателя постоянного тока не является магнитопроводом, имеется большая свобода для выбора материала для него и конструкции отдельных узлов. Остов может быть предельно облегчен, а прочность его может быть получена вследствие использования ребер жесткости.

Так как АТД электровозов имеют симметричный в осевом направлении ротор, при надобности могут быть использованы моторно-якорные подшипники тяжелой серии с большим ресурсом работы. При сохранении осевой вентиляции размеры входных и выходных отверстий в остове для вентилирующего воздуха сохраняются. Возможно некоторое сокращение осевого их размера путем увеличения поперечного размера. В дополнительных люках, которые обычно используют в коллекторных тяговых двигателях для осмотра коллектора и смены щеток, надобность отпадает.

Поскольку лимитирующей по нагреву будет всегда обмотка статора, в перспективе может быть эффективен способ отвода тепла от статора с помощью тепловых трубок. В этом случае в принципе возможен только обдув воздухом внешней поверхности остова, что позволит значительно сократить расходы мощности на вентиляцию.

Есть предложения осуществить водяное охлаждение статора АТД путем прокачки воды через полость между магнитопроводом и корпусом. Опытная проверка показала эффективность такой системы отвода тепла и возможность уменьшения габаритных размеров машины, хотя это связано с необходимостью иметь водяной радиатор с обдувом воздухом. Будут трудности также с обслуживанием водяной системы в зимнее время.

Магиитопровод и обмотка статора. Пазы магнитопровода для всех тяговых двигателей должны быть прямоугольные, поскольку сечение проводников будет значительным и всыпная обмотка непригодна. К тому же при использовании такой обмотки имеет место плохое заполнение паза и слабое закрепление проводников в пазу, что неприемлемо для тяговых двигателей.

Ввиду того что через воздушный зазор в АТД может быть пропущена небольшая часть вентилирующего воздуха, тепло от обмотки

Рнс. 7.6. Форма пазов статора АТД с иадпазо-выми каналами статора можно отвести, устраивая либо надпазовые каналы (рис. 7.6), либо обычные вентиляционные каналы в спинке магнитопровода статора. Надпазовые каналы увеличивают магнитную проводимость паза потокам рассеяния и потому неприемлемы при питании АТД от инвертора тока.

Рис. 7.7. Формы стержней роторной обмотки асинхронного тягового двигателя

При использовании надпазовых каналов часто вблизи воздушного зазора располагают еще один клин — магнитный — с целью уменьшения коэффициента воздушного зазора. Некоторое дополнительное увеличение проводимости потоку рассеяния паза может быть даже полезно, если АТД питается от инвертора напряжения с импульсным регулированием напряжения. Это приведет к меньшей высокочастотной пульсации тока.

Проводники обмотки статора должны быть всегда уложены «горизонтально», т. е. расположены меньшим размером к стенкам паза. Расчеты показывают, что для уменьшения потерь от вихревых токов, вызванных потоками рассеяния высших временных гармоник, необходимо иметь размер проводника по высоте паза 2-3 мм. Так как проводники статорной обмотки имеют небольшое сечение, в ней неизбежны параллельные цепи, особенно для АТД электровозов. Параллельные цепи выполняются, как обычно, в виде параллельных фазных групп.

Параллельное соединение проводников катушек не дает большого эффекта по снижению потерь от высших гармоник тока из-за значительных циркуляционных токов в контуре этих проводников.

Обмотка ротора. К обмотке ротора асинхронного двигателя, питаемого от преобразователя частоты, должны быть предъявлены требования по сокращению потерь от вихревых токов высших гармоник. Поэтому конструкции роторных стержней, создающих повышенный эффект вытеснения тока в пазах, непригодны.

Роторные стержни в пазу должны быть прочно закреплены для обеспечения хорошего прилегания к стали магнитопровода. Желательно использовать упругие элементы закрепления стержней.

На рис. 7.7 показаны четыре варианта конструкций стержней ротора. Стержни, представленные на рис. 7.7, а, использованы в тяго

вом двигателе НБ-602. Они могут обеспечить прочное закрепление стержней в пазу. Однако в них значителен эффект вытеснения тока, что приемлемо лишь для нерегулируемых по частоте асинхронных двигателей, в которых этот эффект приводит к улучшению пусковых качеств. Для АТД проявление этого эффекта нежелательно из-за увеличения добавочных потерь от высших гармоник. Конструкция стержня ротора, представленная на рис. 7.7, б, применена в асинхронном тяговом двигателе НБ-607. Она технологична, эффект вытеснения тока выражен слабее, чем в рассмотренном стержне (см. рис. 7.7, а). Однако открытые пазы ротора приводят к росту магнитного напряжения на воздушный зазор и увеличению добавочных потерь от пространственных гармоник зубцовой частоты ротора на поверхности и в зубцах статора.

Хорошее прилегание стержней к стенкам паза и упругое их закрепление достигаются конструкцией стержня, показанного на рис. 7.7, в. Небольшая клиновидность стержня обеспечивает благоприятную форму зубца, малое напряжение на зубцовом слое ротора при умеренных индукциях в ней. Стержень по рис. 7.7, г обеспечивает уменьшение добавочных потерь, но нетехнологичен.

Для асинхронных тяговых двигателей электропоездов и даже электровозов можно для роторной обмотки использовать алюминий. Предпосылками для этого являются: сравнительно небольшая МДС роторной обмотки, возможность расположить на роторе стержни увеличенного сечения.

Вторая предпосылка связана с тем, что в роторной обмотке отсутствует изоляция, а также с тем, что форма паза может быть выбрана более благоприятная, так что магнитное напряжение на зубцах будет невелико при их значительной глубине (например, такой, как на рис. 7.7, в).

Целесообразность изготовления роторной обмотки заливкой ее алюминием или его сплавом неочевидна даже для АТД средней мощности (100ч-150 кВт). Опыт показывает, что в стержнях ротора при заливке образуются поры, могущие в сильной степени повлиять на сопротивление роторной обмотки. Это нежелательно даже для нерегулируемых асинхронных двигателей и может оказаться совершенно неприемлемым для АТД, работающих на «общий вал» через механизм сцепления колес с рельсами. По-видимому, приемлемым конструктивным решением при использовании алюминия будут опрессованные стержни заданных сечения и формы.

Воздушный зазор. Иногда высказывается мнение, что у АТД будет понижена эксплуатационная надежность из-за небольших воздушных зазоров. Для таких опасений нет оснований. Наибольший радиальный зазор моторно-якорных подшипников составляет 0,1 мм. Вал ротора может быть выбран таким, что его прогиб будет минимальным во всех возможных режимах.

Обычно рекомендуется рассчитывать воздушный зазор, мм, по формуле

где Da — диаметр расточки статора.

Для электровозного АТД он составит около 1,5 мм. Однако нет надобности выбирать столь малое значение зазора. Расчеты показывают, что оптимальное значение зазора для этих двигателей составляет 2-3 мм. Оптимальное значение следует определять исходя из роста потерь от пространственных гармоник поля на поверхности ротора и статора, а также потерь, вызванных увеличением реактивной составляющей тока. С увеличением зазора первые потери снижаются, а вторые увеличиваются.

Надо отметить, что конструкция АТД еще не прошла достаточно полной эксплуатационной проверки и элементы его будут совершенствоваться. Так, до сих пор не вполне ясно, будет ли повреждаться статорная обмотка при практически незакрепленных лобовых вылетах. Пока их жесткость обеспечивается в основном пропиткой цементирующими лаками. Однако конструкция закрепления лобовых вылетов может быть предложена. По-видимому, она будет необходима при опорно-осевом подвешивании тягового двигателя.

Читать еще:  Шерхан не заводится двигатель с ключа

Напряжение и число полюсов статорной обмотки. На электровозах переменного тока низшее напряжение тяговой обмотки трансформатора выбирается из условий оптимального проектирования тиристорного преобразователя, тягового двигателя, а также с учетом требований монтажа схемы силовой цепи и дополнительного силового оборудования. Обычно фазное напряжение находится в пределах 700-1500 В. На ЭПС постоянного тока при отсутствии трансформатора фазное напряжение на тяговом двигателе обусловлено напряжением контактной сети. В этом случае связь между подведенным к преобразователю напряжением постоянного тока Ud и фазным напряжением тягового двигателя Ux будет: для инвертора тока Ud = 2,22 Ux cos

В отдельных случаях на ЭПС постоянного тока может быть использован тиристорный делитель напряжения. В этом случае напряжение Ud будет меньше напряжения контактной сети.

Число полюсов тягового двигателя ограничено сверху рабочей частотой инвертора при максимальной скорости движения, т. е. обусловлено оптимальным проектированием преобразователя. С ростом числа полюсов уменьшается коэффициент мощности для первых гармоник напряжения и тока и увеличиваются потери в стали.

Уменьшение числа полюсов приведет к увеличению радиального размера спинки магнитопровода статора, при этом снизится рабочая частота (для частоты вращения ротора, выбранной по условию наибольшего значения передаточного отношения редуктора). Снижение числа полюсов и рабочей частоты АТД необходимо при введении в ин

вертор импульсной модуляции напряжения для уменьшения коммутационных потерь. С учетом приведенных соображений для высокоскоростных АТД (лЯоМ = 18004-2000 об/мин) при использовании в инверторе импульсной модуляции можно принять 2р= 4; для АТД, у которых л„ом = 8004-900 об/мин и лтах = 15004-2000 об/мин, 2р=6; для безредукторного тягового привода 2р = 84-12.

Электроподвижной состав с асинхронными тяговыми двигателями

  • ОТ АВТОРОВ
  • ВВЕДЕНИЕ
  • Предпосылки для яиедреммя и преимущества АТД
  • Режимы нагрузок АТД
  • Расчетные значения мощностей и вращающих моментов АТД
  • Требования эксплуатации к характеристикам АТД
  • Формирование вращающейся МДС статорной обмотки асинхронного двигателя, питающегося от преобразователя частоты
  • Требования к параметрам АТД
  • Режимы работы ЭПС
  • Электротягопю м тяговые характеристики АТД при частотном управлении и их расчет
  • Диапазон регулирования частоты и напряжения в режиме тяги
  • Критическое скольжение асинхронного тягового двигателя в начальной стадии пуска с учетом насыщения магнитной цепи
  • Основные требования к преобразователям частоты
  • Структурные схемы преобразователей частоты
  • Основные требования и »цементной базе преобразователей частоты
  • Входные преобразователи ЭПС постоянного тока
  • Входные преобразователи ЭПС переменного тока
  • Способы повышения энергетических показателей ЭПС с АТД
  • Основные соотношения для асинхронного двигателя при питании от автономного инвертора напряжения
  • Расчет элементов автономного инвертора напряжения и фильтра
  • Узлы принудительной коммутации автономного инвертора напряжения
  • Основные соотношения для асинхронного двигателя при питании от автономного инвертора тока
  • Расчет элементов автономного инвертора тока
  • Автономные инверторы тока для электроподвижного состава
  • Форма фазных токов и напряжений при питании асинхронного тягового двигателя от преобразователя частоты
  • Основные соотношения менаду параметрами режима и параметрами конструкции АТД
  • Составляющие алектромагиитиого момента в асинхронном тяговом двигателе
  • Добавочные потерн от временных гармоник напряжения н тока
  • Коэффициент полезного действия и коэффициент мощности АТД
  • Статическая устойчивость асинхронных тяговых двигателей
  • Особенности конструкции асинхронных тяговых двигателей
  • Особенности проектирования АТД
  • Особенности электромагнитных процессов в силовых цепях
  • Влияние свойств источнике питания на характеристики АТД
  • Расчет электромеханических характеристик асинхронной машины в генераторном режиме работы
  • Тормозные характеристики асинхронной машины
  • Регулировочные характеристики асинхронного генератора
  • Расчет режимов реостатного, реостатно-рекуперативного и рекуперативного торможения
  • Устойчивость работы тяговой асинхронной машины в генераторном режиме
  • Перевод асинхронной машины в генераторный режим
  • Использование автономного инвертора напряжении с тиристорами в цепях обратного тока при реализации генераторного режима работы асинхронной машины
  • Принципы рационального управлении тяговыми асинхронными двигателями и структура системы управления
  • Система регулирования частоты
  • Система регулирования напряжения
  • Условия параллельной работы асинхронных тяговых двигателей
  • Параллельная работа автономных инверторов напряжения
  • Тяговые свойства ЭПС с асинхронными тяговыми двигателями
  • Электромагнитные процессы при аварийных режимах
  • Защита полупроводниковых преобразователей от перенапряжений и саерхтоков
  • Отечественный опыт создания алектровозов с асинхронными тяговыми двигателями
  • Зарубежный опыт создания ЭПС с асинхронными тяговыми двигателями
Электродинамический тормоз электровозов ЧС2 Т и ЧС200

Рассмотрены устройство и работа основного электронного оборудования, применяемого в электродинамическом (реостатном) тормозе системы «Шкода». Применительно к электродинамическому тормозу электровозов ЧС2 Т и его модификации на скоростном электровозе ЧС200

Маневровые локомотивы

Тяговые электродвигатели переменного тока

Асинхронные короткозамкнутые электродвигатели очень просты по конструкции; они обладают высокой надежностью в эксплуатации, низкой стоимостью изготовления и ремонта меньшими габаритными размерами и массой по сравнению с электродвигателями постоянного тока, не требуют особого ухода, кроме наблюдения за подшипниками, изоляцией, контактными соединениями, и имеют удовлетворительные тяговые свойства. При повышении частоты вращения ротора выше синхронной (частоты вращения магнитного поля) автоматически переходят в генераторный режим без каких-либо переключений, что упрощает электрическую схему при использовании электрического торможения.

Наряду с достоинствами асинхронные электродвигатели имеют ряд недостатков, затрудняющих их использование на подвижном составе. Пусковая характеристика двигателя с короткозамкнутым ротором при постоянной частоте тока не обеспечивает высоких ускорений, так как момент при трогании относительно мал и увеличивается до максимального значения с ростом скорости. Управление частотой вращения электродвигателя затруднено. Воздушный зазор между статором и ротором очень мал. Увеличение зазора повышает массу и увеличивает размеры двигателя. Пуск электродвигателя с короткозамкнутым ротором связан с большими потерями мощности и нагреванием обмоток.

Успехи силовой полупроводниковой техники и средств автоматики позволяют создать надежные и экономичные статические преобразователи частоты с приемлемыми для тепловозов размерами и массой. Этим обусловливается практическое применение в тепловозной тяге передачи переменного тока с асинхронными коротко-замкнутыми электродвигателями, тем более что для тепловозов с

Рис. 3.23. Тяговый асинхронный электродвигатель ЭД-900 (продольный и поперечныйразрезы):

1 — вал; 2- шайба; 3- роликовые подшипники; 4 — подшипниковые щиты; 5- втулка; 6 -сердечник ротора; 7-обмотка статора; Я—сердечник статора; 9-корпус (остов); 10 кожух защитный; 1/- короткозамкнутая обмотка ротора; 12— паз сердечника ротора; 13- паз сердечника статора; 14- прилив; 15 вентиляционный канал; 16- коробка зажимов; 17- вентиляционные отверстия в сердечнике ротора дизелями мощностью более 2940 кВт в секции при использовании тяговых электродвигателей постоянного тока придется существенно усложнять их конструкцию (применять сборные или сварные остовы, компенсационные обмотки и т. п. или увеличивать число осей). Харьковский завод «Электротяжмаш» им. Ленина, Ворошиловград-ский тепловозостроительный завод им. Октябрьской революции и Таллиннский электромеханический завод им. Калинина создали макетный тепловоз ТЭ120 мощностью 2940 кВт с передачей переменного тока, на котором используются асинхронные короткозамкнутые тяговые электродвигатели ЭД-900 (рис. 3.2.3) с опорно-рамной подвеской (см. табл. 3.4).

Читать еще:  Шум при запуске двигателя лифан х60

В тяговых машинах переменного тока магнитопровод, выполняемый из листов электротехнической стали, не может служить одновременно остовом машины (недостаточная устойчивость его формы), поэтому он закреплен в корпусе статора. Толщина стенок корпуса (остова) определяется из условий прочности и сопряжения с другими частями машины: подшипниковыми щитами, деталями воздуховода и др.

Основные части двигателя: статор, ротор и торцовые щиты с подшипниками. Статор включает корпус 9, сердечник 8, обмотку 7 и нажимные шайбы. Литой круглый корпус имеет внутренние осевые ребра жесткости, образующие каналы для прохода охлаждающего статор воздуха. Для входа и выхода воздуха остов имеет два люка. Выходной люк снабжен защитным кожухом, предохраняющим от попадания внутрь двигателя воды (при мойке тележек).

Пакет статора набирают из листов электротехнической стали на специальные призмы и закрепляют нажимными шайбами. Обмотку статора (двухслойную петлевую) укладывают в пазы сердечника статора и закрепляют в них изоляционными клиньями. Лобовые части катушки обмотки статора закрепляют конусными кольцами. Обмотанный статор обтачивают по призмам и запрессовывают в корпус. Изоляция от корпуса обмотки статора выполнена из полиамидной пленки. Ротор включает вал 1, втулку (остов) 5, сердечник 6″ и обмотку 1/.

На вал напрессована втулка в виде трубы, а на нее— сердечник ротора, набранный из листов электротехнической стали. Коротко замкнутая обмотка выполнена в виде «беличьей клетки» путем заливки пазов и торцов сердечника алюминиевым сплавом. Воздушный зазор между статором и ротором I,Г> мм Конструкция подшипниковых узлов подобна подшипниковым узлам тяговых электродвигателей постоянного тока.

ВОЗБУДИТЕЛИ, ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ И ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ

Двигатели для электромобиля: как устроены и принцип их работы

С каждым днём электромобили приобретают всё большую популярность у автолюбителей, а рынок электрокаров непрерывно растёт. Крупнейшие автопроизводители могут предложить марки и модели электромобилей на любой вкус и бюджет. Гибридные, плагин-гибридные, чистые электромобили — всех объединяет наличие электрического двигателя. Об устройстве данного механизма и принципе его действия и пойдёт речь в статье.

  • Как устроен электромобиль
    • Видео: как работает электромобиль?
  • Тяговый двигатель и принцип его работы
    • Видео: принцип работы асинхронного тягового двигателя
  • Отличия по типу тока
    • Двигатели постоянного тока
      • Видео: устройство и принцип работы двигателя постоянного тока
    • Двигатели пульсирующего тока
    • Двигатели переменного тока
      • Синхронный двигатель
      • Асинхронный двигатель
      • Видео: принцип работы асинхронного электродвигателя
  • Самые популярные электродвигатели

Как устроен электромобиль

Невооружённым взглядом отличить электрокар от привычного автомобиля практически невозможно: колёса, кузов, шасси, мотор и различное электрооборудование (подогрев, свет и другие элементы, зависит от конструкции). Основное отличие — «сердце» электромобиля работает за счёт электрического тока, а в кузове находится отсек для аккумуляторной батареи.

На приборной панели электрокара отображается скорость, уровень заряда аккумулятора и число оборотов двигателя в минуту. Коробка передач как таковая отсутствует, ведь скорость движения регулируется нажатием педали газа.

Знаете ли вы? Первый электромобиль был создан в 1841 году и выглядел как тележка с электромотором.

Мотор электромобиля кардинально отличается от двигателя внутреннего сгорания. В нём нет камер сгорания, коленчатого вала и поршней. Электромотор состоит из неподвижного статора, по которому пропускается ток, и ротора. Ротор представляет собой набор электропроводящих стержней.

Трансмиссия в электромобиле представлена двумя элементами: односкоростной коробкой передач, которая передаёт производимую двигателем мощность на ведущие колёса, и простым дифференциалом. Единственное назначение коробки передач в электромобиле — это снижение скорости вращения и связанное с этим увеличение крутящего момента. В некоторых моделях электромобилей коробка передач отсутствует, её функции выполняет понижающий редуктор. Переход к задней передаче осуществляется благодаря изменению чередования фаз в двигателе.

Аккумуляторная батарея представляет собой набор литий-ионных элементов, объединённых в блоки, которые соединены параллельно, чтобы обеспечить необходимую для запуска электромобиля мощность. Использование гликолевого хладагента, который проходит по металлическим трубкам через зазоры между элементами аккумулятора, позволяет равномерно распределить температуру и избежать точек перегрева. Нагретый гликоль охлаждается через радиатор, установленный в передней части двигателя.

Электронная система управления электрокаром используется для распределения высокого напряжения, контроля расхода электроэнергии и исправности тормозной системы. Важным элементом системы является контроллер, который передаёт необходимое количество тока от батареи к мотору. Ещё одной важной деталью электромобиля является инвертор, который преобразует постоянный ток, вырабатываемый аккумулятором, в переменный. Инвертор также регулирует частоту переменного тока, следовательно, и скорость движка.

Электрический автомобиль имеет множество преимуществ перед авто с двигателем внутреннего сгорания:

  • экологичность, т. к. при работе электродвигателя выброс вредных веществ в атмосферу существенно снижается;
  • экономия на заправке — стоимость электричества значительно ниже, чем стоимость автомобильного топлива;
  • мотор работает гораздо тише, что делает езду в авто более комфортной;
  • экономия на сервисном обслуживании, т. к. электромобиль имеет меньшее количество подвижных деталей, требующих ремонта или замены;
  • безопасность, что объясняется наличием электронной системы управления.

Важно! Выбирайте электромобиль, модель которого выпущена не менее двух лет назад. За этот период недостатки данного модельного ряда успеют проявиться.

Среди недостатков данного вида транспорта можно выделить как высокую стоимость и относительно небольшой модельный ряд в настоящее время, так и ограниченность сети заправочных станций. К тому же, электромобиль нуждается в частой и длительной подзарядке, что может быть проблемно при путешествиях на большие расстояния.

Безусловно, электромобиль признают транспортом будущего, компании-производители постоянно совершенствуют технические характеристики электрокаров, а сервис становится более доступным.

Видео: как работает электромобиль?

Тяговый двигатель и принцип его работы

Такие приспособления активно используются на электропоездах, троллейбусах, трамваях и автомобилях с электроприводом. Данный агрегат представляет собой механизм, преобразующий электрическую энергию в механическую, что, в свою очередь, приводит машину в движение. Также тяговый двигатель может выступать в роли генератора, преобразовывая энергию уже движущихся колёс обратно в электрическую.

Знаете ли вы? Первый автомобиль в космосеэлектрический! В 2018 году компанией SpaceX была запущена ракета-носитель Falcon, на борту которой находился электромобиль Tesla Roadster с манекеном за рулём и копией романа Адамса Дугласа «Автостопом по галактике» в бардачке.

Моторы электромобилей работают по такому же принципу. Говоря точнее, работа электродвигателя основана на принципе электромагнитной индукции: электрический ток подаётся на статор, проходя по обмоткам, он создаёт вращающееся магнитное поле, что индуцирует ток в стержнях ротора и заставляет его вращаться.

Видео: принцип работы асинхронного тягового двигателя

Отличия по типу тока

Существует несколько разновидностей электродвигателей: они могут питаться от постоянного, пульсирующего или переменного тока. Во всех случаях их работа основана на явлении электромагнитной индукции. Отличие состоит в конструкции таких механизмов и способе питания привода.

Двигатели постоянного тока

Во всех электродвигателях такого типа присутствуют якорь (вращающийся элемент) и индуктор (неподвижная часть), которые разделены воздушным пространством. Индуктор состоит из станины, которая является элементом магнитной цепи, а также главных и добавочных полюсов.

Читать еще:  Газ 3110 технические характеристики двигатель 406 инжектор расход топлива

На них располагаются обмотки, необходимые для создания магнитного поля устройства. Индуктор двигателя постоянного тока создаёт неподвижное магнитное поле. Якорь состоит из магнитной системы и коллектора, где с помощью щёток образуется электрический ток.

Коллекторный электродвигатель имеет свои недостатки:

  • повышенный уровень шума при работе;
  • необходимость замены деталей (трущиеся щётки и коллектор);
  • помехи из-за искрения щёток и переключения обмоток якоря.

Электродвигатель постоянного тока имеет более высокий коэффициент полезного действия, а также имеет возможность более точно регулировать обороты, что отражается на стоимости такого устройства.

Видео: устройство и принцип работы двигателя постоянного тока

Двигатели пульсирующего тока

Такие электромоторы по своей конструкции схожи с двигателями постоянного тока. Различие между ними в том, что данный тип мотора имеет в своей конструкции дополнительную компенсационную обмотку и шихтованные полюса. Применяются двигатели пульсирующего тока в электровозах, где питаются выпрямленным переменным током.

Рекомендуем для прочтения:

  • Крутящий момент двигателя: что дает, какой должен быть и как повысить
  • Принцип работы роторного двигателя внутреннего сгорания
  • Атмосферный двигатель: принцип работы, плюсы и минусы
  • MPI двигатель — что это такое?

Двигатели переменного тока

Электрические моторы такого вида могут питаться одно-, двух- или трёхфазным током. Трехфазные, в свою очередь, делятся на синхронные и асинхронные.

Внешне они практически идентичны, статоры имеют одинаковую конструкцию и выполняют одну и ту же функцию — создают вращающееся магнитное поле. Отличие состоит в работе роторов. Несомненным преимуществом двигателей переменного тока является рекуперация, т. е. способность генерировать энергию в процессе торможения электромобиля и сохранение её в аккумуляторе.

Важно! Оптимальная температура для электромобиля составляет +21°С. Резкое потепление или похолодание негативно скажется на работе батареи: использование печки или кондиционера может сократить заряд аккумулятора.

В агрегатах такого типа ротор и магнитное поле статора движутся с одинаковой скоростью. Синхронные двигатели мощностью в сотни киловатт имеют на роторе дополнительные обмотки возбуждения. В электродвигателях меньшей мощности полюса образуются постоянными магнитами. Подобные устройства используют там, где необходима постоянная частота вращения, независимо от нагрузки. Такие моторы способны генерировать реактивную мощность.

В большинстве современных электромобилей используется асинхронный, или индукционный двигатель. Отличием такого электромотора является то, что скорость вращения ротора в нём меньше скорости вращения электромагнитного поля.

Скорость такого мотора зависит от частоты переменного тока, т. е. изменив частоту тока, можно изменить скорость вращения ведущих колёс, что позволяет легко контролировать скорость электромобиля. Скорость вращения электродвигателя может составить от 0 до 18 000 оборотов в минуту.

Видео: принцип работы асинхронного электродвигателя

Самые популярные электродвигатели

Каждый вид электромоторов имеет свои особенности и области применения. В бытовой технике наиболее распространены коллекторные двигатели (стиральная машина, пылесос, дрель). В промышленности большой популярностью пользуются асинхронные электродвигатели из-за надёжности, неприхотливости в обслуживании и невысокой стоимости.

Асинхронный двигатель в быту можно встретить в холодильнике, электрическом насосе и вытяжном вентиляторе. Синхронные двигатели с постоянными магнитами также встречаются довольно часто: в вентиляторе кулера, авиастроении, стиральных машинах с прямым приводом, сегвеях. В электромобилях чаще всего встречаются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, что обосновывается их компактностью, долговечностью, высокой производительностью и простотой использования.

Таким образом, автомобили с электромоторами стали достойной альтернативой авто с ДВС. Среди преимуществ электродвигателя — больше скорости и динамики, больше крутящего момента, меньше финансовых затрат и отравляющих выхлопов. С каждой новой моделью все системы электромобиля улучшаются, повышается безопасность и комфортность передвижения.

Применение асинхронных двигателей на локомотивах

Из опыта эксплуатации локомотивов известно, что одними из наиболее уязвимых частей тяговых двигателей являются изоляция сложной по конструкции якорной обмотки, коллектор, щетки. Нарушения изоляции якоря, повреждения и износ коллектора требуют сложного ремонта тяговых двигателей. Сколотые, разрушенные щетки следует немедленно заменить, так как это может привести к тяжелым повреждениям коллектора, обмоток двигателя. Замену щеток практически можно производить лишь в депо, притирка новых щеток по коллектору весьма трудоемка. Образующаяся при износе и повреждении щеток электрографитовая токопроводящая пыль может вызвать перебросы тока между частями двигателей и их повреждения, поэтому тяговые электродвигатели постоянного тока требуют систематического ухода, очистки и продувки сжатым воздухом.

По сравнению с электродвигателями постоянного тока асинхронный двигатель трехфазного тока с короткозамкнутым ротором отличается рядом преимуществ. Действительно, в асинхронных двигателях такого типа ротор имеет простейшую конструкцию. В нем нет тяжелого коллектора, сложной обмотки, которая должна быть тщательно изолирована; не имеется и капризного в эксплуатации щеточного аппарата. Кроме того, ввиду отсутствия коллектора в асинхронных двигателях не нужны устройства, облегчающие процесс коммутации, в том числе и добавочные полюсы. Максимальная частота вращения ротора не ограничивается допустимой окружной скоростью коллектора. Вращающееся магнитное поле позволяет обеспечить более высокое использование электромагнитных сил в электродвигателе. Поэтому асинхронный двигатель по сравнению с двигателем постоянного тока имеет меньшую массу, для его изготовления расходуется меньше дефицитных материалов. Снижение массы тягового двигателя является весьма важным еще и потому, что приводит к уменьшению воздействия неподрессоренных масс локомотива на железнодорожный путь. Асинхронные двигатели значительно надежнее в эксплуатации, менее трудоемки в обслуживании и ремонте. Частота вращения ротора асинхронного двигателя не может достигнуть частоты вращения магнитного потока статора. Благодаря этому асинхронные двигатели не допускают резкого повышения частоты вращения ротора при снятии механической нагрузки. В условиях применения их на локомотивах это означало бы исключение боксования колесных пар со значительным увеличением частоты их вращения. Особенно заманчивым кажется использование асинхронных тяговых двигателей на тепловозах с тяговыми генераторами переменного тока. В этом случае вырабатываемый генератором ток может быть непосредственно направлен в асинхронные тяговые двигатели. Главное препятствие на пути внедрения тяговых асинхронных электродвигателей — это трудность регулирования частоты их вращения для изменения скорости движения локомотива.

Ступенчатое регулирование частоты вращения ротора асинхронного двигателя достигается путем изменения числа пар полюсов статорной обмотки. Однако применение такого способа регулирования не обеспечивает плавного изменения силы тяги локомотива и скорости движения, значительно усложняет электрическую схему, так как необходимо производить переключения статорных обмоток двигателей. Использование фазных роторных обмоток двигателей с реостатами во внешней цепи не только усложняет электрическое оборудование тепловоза, но и снижает его к. п. д. вследствие дополнительных потерь энергии.

Для плавного экономичного изменения силы тяги и скорости движения локомотива с тяговыми двигателями переменного тока необходимо также плавно регулировать частоту электрического тока, подводимого к двигателям. Регулирование частоты переменного тока можно осуществить с помощью дополнительной двигатель-генераторной установки.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector