Fahrmotor
Siehe auch: Elektrofahrzeug und Elektromotor
Traktionsmotor bezieht sich auf eine Art von Elektromotor. Ein Traktionsmotor wird zur Erzeugung eines Drehmoments an einer Maschine verwendet. Es wird normalerweise in eine geradlinige Bewegung umgewandelt.
Traktionsmotoren werden in elektrisch betriebenen Schienenfahrzeugen wie Elektrotriebzügen und Elektrolokomotiven eingesetzt. Sie werden auch in Elektrofahrzeugen wie z.B. elektrischen Milchschwimmern, Aufzügen und Förderern eingesetzt. Fahrzeuge mit elektrischen Übertragungssystemen wie dieselelektrische Lokomotiven, elektrische Hybridfahrzeuge und batteriebetriebene Elektrofahrzeuge.
Anwendungen im Transportwesen
Eisenbahn
Die Eisenbahnen setzten erstmals Gleichstrommotoren ein. Diese Motoren liefen gewöhnlich mit etwa 600 Volt. Hochleistungshalbleiter wurden entwickelt, um das Schalten von Wechselstrommotoren zu steuern. Sie haben AC-Induktionsmotoren zu einer besseren Wahl gemacht. Ein Induktionsmotor benötigt keine Kontakte im Inneren des Motors. Diese Wechselstrommotoren sind einfacher und zuverlässiger als die alten Gleichstrommotoren. Wechselstrom-Induktionsmotoren sind als Asynchron-Traktionsmotoren bekannt.
Vor der Mitte des 20. Jahrhunderts wurde oft ein einziger großer Motor verwendet, um mehrere Räder über Pleuelstangen anzutreiben. Dies war die gleiche Art und Weise, wie Dampflokomotiven ihre Antriebsräder drehten. Heute ist es üblich, einen Fahrmotor zu verwenden, der jede Achse über ein Zahnradgetriebe antreibt.
In der Regel wird der Traktionsmotor zwischen dem Radrahmen und der angetriebenen Achse montiert. Dies wird als "nasenaufgehängter Traktionsmotor" bezeichnet. Das Problem bei dieser Montage besteht darin, dass ein Teil des Gewichts des Motors auf der Achse liegt. Dadurch verschleißen die Raupe und der Rahmen schneller. Die von General Electric für die Milwaukee Road gebauten "Bi-Polar"-Elektrolokomotiven hatten Direktantriebsmotoren. Die rotierende Welle des Motors war auch die Achse für die Räder.
Der Gleichstrommotor besteht aus zwei Teilen: dem rotierenden Anker und den festen Feldwicklungen. Die Feldwicklungen, auch Stator genannt, umschließen den Anker. Die Feldwicklungen bestehen aus eng gewickelten Drahtspulen im Inneren des Motorgehäuses. Der Anker, auch Rotor genannt, ist ein weiterer Satz von Drahtspulen, die um die zentrale Welle gewickelt sind. Der Anker ist über Bürsten mit den Feldwicklungen verbunden. Die Bürsten sind federbelastete Kontakte, die gegen den Kommutator drücken. Der Kommutator leitet den Strom in einem kreisförmigen Muster zu den Ankerwicklungen. Bei einem in Reihe gewickelten Motor sind der Anker und die Feldwicklungen in Reihe geschaltet. Ein in Reihe gewickelter Gleichstrommotor hat einen niedrigen elektrischen Widerstand. Wenn Spannung an den Motor angelegt wird, erzeugt er ein starkes Magnetfeld im Inneren des Motors. Dadurch wird ein hohes Drehmoment erzeugt, so dass er sich gut zum Starten eines Zuges eignet. Wenn dem Motor mehr Strom als nötig zugeführt wird, wäre das Drehmoment zu hoch und die Räder würden durchdrehen. Wenn zu viel Strom an den Motor geschickt wird, könnte der Motor beschädigt werden. Widerstände werden verwendet, um den Strom beim Starten des Motors zu begrenzen.
Wenn sich der Gleichstrommotor zu drehen beginnt, beginnen sich die Magnetfelder im Inneren zu verbinden. Sie erzeugen eine interne Spannung. Diese elektromagnetische Kraft (EMK) wirkt gegen die an den Motor gesendete Spannung. Die EMK steuert den Stromfluss im Motor. Wenn der Motor schneller wird, fällt die EMK ab. Es fließt weniger Strom in den Motor, und er erzeugt weniger Drehmoment. Der Motor hört auf, seine Geschwindigkeit zu erhöhen, wenn das Drehmoment dem Widerstand des Zuges entspricht (gleich ist). Um den Zug zu beschleunigen, muss dem Motor mehr Spannung zugeführt werden. Ein oder mehrere Widerstände werden entfernt, um die Spannung zu erhöhen. Dadurch wird der Strom erhöht. Das Drehmoment steigt und damit auch die Geschwindigkeit des Zuges. Wenn keine Widerstände mehr in der Schaltung vorhanden sind, wird die volle Netzspannung direkt an den Motor angelegt.
Bei einem elektrischen Zug musste der Zugführer ursprünglich die Geschwindigkeit durch manuelle Widerstandsänderung steuern. Ab 1914 wurde die automatische Beschleunigung eingesetzt. Dies wurde durch ein Beschleunigungsrelais im Motorstromkreis erreicht. Dies wurde oft als Kerbwirkungsrelais bezeichnet. Das Relais beobachtete den Stromabfall und steuerte den Widerstand. Der Fahrer musste lediglich die niedrige, mittlere oder volle Geschwindigkeit wählen. Diese Geschwindigkeiten werden aufgrund der Art und Weise, wie die Motoren verdrahtet wurden, als Shunt, seriell und parallel bezeichnet.
Straßenfahrzeuge
Siehe auch: Hybrid-Elektrofahrzeug und Elektrofahrzeug
Traditionell wurden für Straßenfahrzeuge (Pkw, Busse und Lkw) Diesel- oder Benzinmotoren mit einem Getriebe verwendet. In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts begann man mit der Entwicklung von Fahrzeugen mit elektrischen Übertragungssystemen. Diese Fahrzeuge verfügen über eine Stromquelle aus Batterien oder Brennstoffzellen. Sie können auch von einem Verbrennungsmotor angetrieben werden.
Ein Vorteil der Verwendung von Elektromotoren ist, dass einige Typen Energie erzeugen können. Sie wirken beim Bremsen wie ein Dynamo. Dies trägt dazu bei, die Effizienz des Fahrzeugs zu verbessern.
Kühlung
Aufgrund der hohen Leistung der Fahrmotoren erzeugen sie viel Wärme. Sie müssen in der Regel gekühlt werden, oft mit forcierter Luft.
Fragen und Antworten
F: Was ist ein Traktionsmotor?
A: Ein Fahrmotor ist ein Elektromotor, der dazu dient, das Drehmoment einer Maschine in eine geradlinige Bewegung umzuwandeln.
F: In welchen Arten von elektrisch betriebenen Schienenfahrzeugen werden Fahrmotoren eingesetzt?
A: Fahrmotoren werden in Elektrotriebzügen und Elektrolokomotiven eingesetzt.
F: Wo werden Traktionsmotoren außer in Schienenfahrzeugen noch eingesetzt?
A: Traktionsmotoren werden auch in elektrischen Fahrzeugen wie Milchwagen, Aufzügen und Förderanlagen eingesetzt.
F: Welche Arten von Fahrzeugen verwenden elektrische Antriebssysteme und damit auch Fahrmotoren?
A: Fahrzeuge mit elektrischen Antriebssystemen wie dieselelektrische Lokomotiven, elektrische Hybridfahrzeuge und batteriebetriebene Elektrofahrzeuge verwenden Traktionsmotoren.
F: Was ist der Zweck eines Fahrmotors?
A: Der Zweck eines Fahrmotors ist die Erzeugung eines Drehmoments an einer Maschine und die Umwandlung dieses Drehmoments in eine geradlinige Bewegung.
F: Sind Elektrofahrzeuge die einzige Art von Fahrzeugen, die Fahrmotoren verwenden?
A: Nein, auch dieselelektrische Lokomotiven und elektrische Hybridfahrzeuge verwenden Traktionsmotoren in ihren elektrischen Antriebssystemen.
F: Können Sie einige Beispiele für Elektrofahrzeuge nennen, die Fahrmotoren verwenden?
A: Elektrische Milchwagen sowie batteriebetriebene Elektrofahrzeuge verwenden Fahrmotoren.
