트랙션 모터

Traction motor
ZQDR-410 트랙션 모터(작은 통풍구가 있는 물체)

견인 모터는 기관차, 전기 또는 수소 차량, 엘리베이터 또는 전기 다중 장치와 같은 차량의 추진에 사용되는 전기 모터입니다.

트랙션 모터는 전동식 철도 차량(전기식 복수 유닛) 및 전기 밀크 플로트, 엘리베이터, 롤러코스터, 컨베이어, 트롤리버스 등 기타 전기 차량과 전기 전송 시스템(디젤 전기 기관차, 전기 하이브리드 차량)을 갖춘 차량에 사용됩니다..

모터 종류 및 제어

직렬 전계 권선이 있는 직류 모터는 가장 오래된 유형의 트랙션 모터입니다.이 시스템은 저속에서 차량의 가속을 위해 높은 토크를 제공하고 속도가 증가함에 따라 토크를 감소시키는 등 추진에 유용한 속도 토크 특성을 제공합니다.복수의 탭으로 필드 권선을 배치함으로써 속도 특성을 변경할 수 있어 비교적 원활한 조작이 가능하다.차량의 모터 쌍을 직렬 병렬 제어로 사용하여 추가적인 제어 수단을 제공합니다. 저속 작동 또는 고부하의 경우 두 개의 모터를 직류 전원에서 직렬로 구동할 수 있습니다.고속이 필요한 경우 이러한 모터를 병렬로 작동하여 각 모터에서 더 높은 전압을 사용할 수 있으므로 고속이 가능합니다.레일 시스템의 부품은 다른 전압을 사용할 수 있습니다. 즉, 역 간 장기 실행 시 높은 전압과 느린 작동만 필요한 역 근처에서는 낮은 전압을 사용합니다.

DC 시스템의 변형으로는 AC 직렬 모터(유니버설 모터라고도 함)가 있으며, 기본적으로 동일한 장치이지만 교류로 작동합니다.전기자와 계자 전류가 동시에 역전하므로 모터의 동작은 직류로 통전될 때와 유사합니다.더 나은 운영 조건을 달성하기 위해, AC 철도는 일반 조명 및 전력에 사용되는 상용 공급 장치보다 낮은 주파수로 전류를 공급받습니다. 특별한 트랙션 전류 발전소가 사용되거나 50 또는 60Hz 상용 전력을 25Hz로 변환하는 데 사용되는 로터리 컨버터가 사용됩니다.AC 트랙션 모터에 사용되는 16+2µ3Hz 주파수.AC 시스템은 레일 라인 길이만큼 효율적으로 전원을 분배할 수 있으며, 차량에 장착된 스위치 기어로 속도 제어를 할 수 있습니다.

AC 유도 모터 및 동기 모터는 단순하고 유지보수가 적지만 고정 속도 특성 때문에 트랙션 모터에 적용하기가 어렵습니다.교류유도모터는 그 구조와 교류전원의 주파수에 의해 결정되는 좁은 속도범위 내에서만 유용한 양의 전력을 발생시킨다.전력 반도체의 등장으로 가변 주파수 구동 장치를 기관차에 장착할 수 있게 되었습니다. 이를 통해 브러시 및 [1]정류자와 같은 부품을 착용하지 않고도 다양한 속도, AC 동력 전달 및 견고한 유도 모터를 사용할 수 있습니다.

수송 어플리케이션

도로 차량

다음 항목도 참조하십시오.하이브리드 전기차 및 배터리 전기차

전통적으로 도로 차량(자동차, 버스 및 트럭)은 기계식 또는 유압 변속기 시스템을 갖춘 디젤 및 가솔린 엔진을 사용해 왔습니다.20세기 후반에는 전기 전송 시스템(내연기관, 배터리 또는 연료전지로부터 구동됨)을 갖춘 차량이 개발되기 시작했습니다. 전기 기계를 사용하는 한 가지 장점은 특정 유형이 에너지를 재생(즉, 회생 브레이크 역할을 함)할 수 있다는 것입니다. 이는 감속을 제공할 뿐만 아니라 전반적으로 증가하는 것입니다.배터리 팩을 충전하여 효율을 높입니다.

철도

스위스 Rhaetian Railway Ge 6/6 IKrokodil 기관차. 각 대차 위에 하나의 대형 견인 모터를 장착하고 연결봉으로 구동합니다.

기존에는 직렬로 감겨진 브러시드 DC 모터로, 보통 약 600볼트로 작동했습니다.고출력 반도체(사이리스터 및 IGBT)의 가용성으로 인해 비동기 트랙션 모터로 알려진 훨씬 단순하고 신뢰성이 높은 AC 유도 모터를 실제로 사용할 수 있게 되었습니다.동기식 AC 모터도 프랑스 TGV와 같이 가끔 사용됩니다.

모터 설치

20세기 중반 이전에는 증기 기관차에 사용되는 것과 매우 유사한 연결봉을 통해 하나의 대형 모터가 여러 개의 구동 바퀴를 구동하는 데 종종 사용되었다.예를 들어 펜실베니아 철도 DD1, FF1, L5와 다양한 스위스 악어들이 있습니다.이제 기어 구동 장치를 통해 각 액슬을 구동하는 트랙션 모터를 1개 제공하는 것이 표준 관행입니다.

체코의 182급 기관차용 노즈 서스펜션 DC 견인 모터

일반적으로 트랙션 모터는 대차 프레임과 피동 액슬 사이에 3점씩 매달려 있으며, 이를 "코 서스펜션식 트랙션 모터"라고 합니다.이러한 배치의 문제는 모터 무게의 일부가 흔들리지 않아 트랙에 불필요한 힘이 증가한다는 것입니다.유명한 펜실베니아 철도 GG1의 경우 프레임 장착 모터 두 개가 각 차축을 퀼 구동 장치로 구동했습니다.제너럴 일렉트릭이 밀워키 도로를 위해 제작한 바이폴라 전기 기관차에는 다이렉트 드라이브 모터가 달려 있었다.모터의 회전축은 바퀴의 축이기도 했다.프랑스 TGV 동력차의 경우 동력차의 프레임에 장착된 모터가 각 액슬을 구동합니다. "삼각대" 드라이브는 구동 트레인에 약간의 유연성을 부여하여 트럭 대차를 회전시킵니다.비교적 무거운 트랙션 모터를 대차보다 동력차 프레임에 직접 장착함으로써 보다 나은 다이내믹스를 얻을 수 있어 고속운전을 [2]보다 용이하게 할 수 있다.

와인딩

DC 모터는 수년 동안 전기 및 디젤 전기 기관차, 전차/트램 및 디젤 전기 드릴링 설비에서 전기 트랙션 구동의 주축이었습니다.축 주위에 장착된 회전 전기자를 둘러싼 회전 전기자와 고정 계자 권선의 두 부분으로 구성됩니다.고정 필드 권선은 모터 케이스 내부에 장착된 와이어의 단단히 감긴 코일로 구성됩니다.전기자는 중앙 샤프트에 감긴 또 다른 코일 세트이며, 정류자라고 하는 전기자의 연장을 누르는 스프링식 접점인 "브러시"를 통해 필드 권선에 연결됩니다.정류자는 전기자 코일의 모든 종단을 수집하여 원형 패턴으로 분배하여 정확한 전류 흐름을 가능하게 합니다.전기자와 필드 권선이 직렬로 연결된 경우 모터 전체를 "직렬 감김"이라고 합니다.직렬 감김 직류 모터에는 저저항 필드 및 전기자 회로가 있습니다.이 때문에 전압이 인가되면 옴의 법칙으로 인해 전류가 높아집니다.고전류의 장점은 모터 내부의 자기장이 강하기 때문에 높은 토크(회전력)가 발생하므로 열차 시동에 이상적입니다.단점은 모터에 흐르는 전류를 제한해야 한다는 것입니다. 그렇지 않으면 공급에 과부하가 걸리거나 모터와 케이블이 손상될 수 있습니다.기껏해야 토크가 접착력을 초과하여 구동 휠이 미끄러집니다.기존에는 초기 전류를 제한하기 위해 저항이 사용되었습니다.

전원 제어

DC 모터가 회전하기 시작하면 내부 자기장의 상호작용에 의해 내부에서 전압이 발생합니다.이 역기전력(CEMF)은 인가된 전압에 반대하며 흐르는 전류는 두 전압의 차이에 의해 제어됩니다.모터의 속도가 빨라지면 내부에서 생성된 전압이 상승하고 결과적으로 발생하는 EMF가 떨어지며 모터를 통과하는 전류가 줄어들고 토크가 감소합니다.전동차가 모터에 의해 생성되는 토크와 열차의 드래그가 일치하면 모터는 자연스럽게 가속을 멈춥니다.열차의 가속을 계속하기 위해 직렬 저항기는 단계별로 전환되며, 각 단계는 유효 전압을 증가시켜 모터가 따라잡을 때까지 전류와 토크를 조금 더 길게 증가시킵니다.이는 구형 DC 열차에서 바닥 아래의 일련의 쿵쾅거리는 소리와 같이 들리고 느낄 수 있으며, 각각은 새로운 전류 서지에 반응하여 토크가 갑자기 증가할 때 가속의 홱 소리를 동반합니다.회로에 저항이 남아 있지 않으면 모터에 직접 풀 라인 전압이 인가됩니다.열차의 속도는 유효 전압에 의해 제어되는 모터의 토크가 드래그와 동일한 지점에서 일정하게 유지됩니다. 때로는 속도 밸런싱이라고도 합니다.열차가 경사를 오르기 시작하면, 속도가 감소합니다. 왜냐하면 항력이 토크보다 크고 속도가 감소하면 CEMF가 떨어져 유효 전압이 상승하기 때문입니다. 모터를 통과하는 전류가 새로운 항력에 맞도록 충분한 토크를 생성하기 때문입니다.열로 인해 많은 에너지가 손실되었기 때문에 직렬 저항을 사용하는 것은 낭비였습니다.이러한 손실을 줄이기 위해, (전력 전자 장치가 등장하기 이전) 전기 기관차와 열차에도 직렬 병렬 제어 장치가 장착되었습니다.

AC 전원(유니버설 모터를 트랙션 모터로 사용)으로 작동하는 기관차는 또한 변압기의 탭 체인저를 이용하여 저항기에 내재된 손실 없이 트랙션 모터에 인가되는 전압을 변경할 수 있습니다.펜실베니아 철도 등급 GG1은 그러한 기관차의 한 예이다.

다이내믹 브레이크

열차가 내리막길을 오르기 시작하면 (감소된) 드래그가 토크보다 작기 때문에 속도가 증가합니다.속도가 증가하면 내부적으로 생성된 역EMF 전압이 상승하여 토크가 드래그 균형을 다시 잡을 때까지 토크가 감소합니다.직렬 권선 모터의 역EMF에 의해 계자 전류가 감소하므로 역EMF가 공급 전압을 초과하는 속도가 없으므로 단일 직렬 권선 DC 트랙션 모터만으로는 동적 또는 회생 제동을 제공할 수 없습니다.

그러나 트랙션 모터를 사용하여 지연력을 제공하기 위해 적용되는 방식은 다양합니다.생성된 에너지는 공급기로 반환(회생 제동)되거나 온보드 저항기에 의해 소멸(동적 제동)될 수 있습니다.이러한 시스템은 부하를 저속으로 만들 수 있으며, 부하를 완전히 정지시키기 위해 상대적으로 마찰 제동은 거의 필요하지 않습니다.

자동 가속

전기열차에서, "운전사"는 원래 수동으로 저항을 차단하는 것을 제어해야 했지만, 1914년까지 자동 가속이 사용되었습니다.이는 모터 회로의 가속 릴레이(종종 "노치 릴레이"라고 함)에 의해 달성되었으며, 각 저항 단계가 차단될 때 전류 강하를 모니터링합니다."모터맨"이 해야 할 일은 저속, 중속 또는 최대 속도(저항 회로에서 모터의 연결 방식에서 "직렬", "병렬" 및 "분사"라고 함)를 선택하는 것 뿐이었고, 나머지는 자동 장치가 수행했습니다.

순위

전기 기관차는 보통 연속과 1시간의 등급이 있습니다.1시간 정격은 모터가 과열 없이 1시간 동안 지속적으로 발생할 수 있는 최대 출력입니다.이러한 테스트는 +25°C에서 모터로 시작합니다(또한 +25°C에서 환기에 사용되는 외부 공기).소련에서, 등급 N 절연체가 있는 GOST 2582-72에 따라 DC 모터에 허용되는 최대 온도는 전기자의 경우 160°C, 고정자의 경우 180°C, 수집기의 [3]경우 105°C였습니다.일반적으로 1시간 정격은 연속 정격보다 약 10% 높으며 모터의 온도 상승에 의해 제한됩니다.

트랙션 모터는 감속 기어 설정을 사용하여 토크를 모터 전기자에서 종동 액슬로 전달하므로 모터에 가해지는 실제 부하는 기어비에 따라 달라집니다.그렇지 않으면 "동일한" 트랙션 모터의 부하 등급이 크게 다를 수 있습니다.낮은 기어비의 화물용으로 장착된 트랙션 모터는 기어가 낮을수록 모터의 기계적 이점이 커지기 때문에 동일한 전류 레벨에서 휠에서 보다 높은 토크를 안전하게 장기간 생성합니다.

디젤-전기 및 가스터빈-전기 기관차에서 트랙션 모터의 마력 정격은 보통 원동기의 약 81%입니다.이는 전기 제너레이터가 엔진 출력의 90%를 전기 에너지로 변환하고 트랙션 모터가 이 전기 에너지의 90%를 다시 기계 에너지로 변환한다고 [citation needed]가정합니다.계산: 0.9 × 0.9 = 0.81

개별 트랙션 모터 정격은 일반적으로 최대 1,600kW(2,100hp)입니다.

트랙션 모터가 설계 또는 지정될 때 또 다른 중요한 요소는 작동 속도입니다.모터 전기자는 권선이 안전하게 제자리에 유지되는 최대 안전 회전 속도를 갖습니다.

전기자에 가해지는 이 최대 속도 원심력을 초과하면 와인딩이 바깥쪽으로 튕겨집니다.심한 경우 권선이 모터 하우징에 닿아 결국 전기자에서 완전히 이탈하여 풀리기 때문에 "새집합"이 발생할 수 있습니다.

과속으로 인한 새 둥지 현상(전기자 권선의 원심 방출)은 동력 기관차의 트랙션 모터 작동 또는 너무 빠르게 이동하는 열차 내에서 운송되는 데드인콘스트 기관차의 트랙션 모터에서 발생할 수 있습니다.또 다른 원인은 마모되거나 손상된 트랙션 모터를 용도에 맞지 않게 조정된 장치로 교체하는 것입니다.

전기자 어셈블리와 권선 지지대 및 리테이너가 이전의 남용에 의해 손상된 경우 과부하 및 과열로 인한 손상으로 인해 정격 속도 미만의 새 둥지가 발생할 수도 있습니다.

냉각

높은 출력 레벨로 인해 트랙션 모터는 거의 항상 강제 공기, 물 또는 특수 유전체 액체를 사용하여 냉각됩니다.

미국 디젤 전기 기관차의 일반적인 냉각 시스템은 기관차 프레임에 통합된 통로에 공기를 불어 넣는 전동 팬으로 구성됩니다.고무 냉각 덕트는 통로를 개별 트랙션 모터에 연결하고 냉각 공기는 전기자를 따라 아래로 이동하여 대기로 배출됩니다.

제조원

주요 기사:트랙션 모터 제조사 목록

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레퍼런스

  1. ^ Andreas Steimel Electric Traction - 동력 동력 및 에너지 공급 장치: 기본 및 실무 경험 Oldenbourg Industrieverlag, 2008 ISBN3835631322; 6장 "유도 견인 모터 및 그 제어"
  2. ^ "TGVweb - "Under the Hood" of a TGV". www.trainweb.org. Retrieved 2017-12-12.
  3. ^ 1980, 페이지 47

참고 문헌

  • British Railways (1962). "Section 13: Traction Control". Diesel Traction Manual for Enginemen (1st ed.). British Transport Commission. pp. 172–189.
  • Bolton, William F. (1963). The Railwayman's Diesel Manual (4th ed.). pp. 107–111, 184–190.

외부 링크

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