ТЭД - тяговый электродвигатель
Электрический двигатель, предназначенный для приведения в движение транспортных средств (электровозов, электропоездов, тепловозов, трамваев и др.)
Тяговый электродвигатель — это специализированный электрический двигатель, предназначенный для приведения в движение транспортных средств: электровозов, тепловозов, электропоездов, трамваев, троллейбусов, электромобилей, дизель‑электрических машин и др.
Основная функция ТЭД — преобразовать электрическую энергию (от контактной сети, генератора, аккумулятора и т. д.) в механическую энергию вращения, которая через редуктор передаётся на колёсные пары и приводит транспортное средство в движение.
Ключевые особенности конструкции
В отличие от промышленных электродвигателей, ТЭД проектируются с учётом жёстких эксплуатационных условий:
- ограниченные габариты и масса;
- высокие динамические нагрузки (толчки, вибрации);
- частые пуски и торможения;
- перепады температур, воздействие пыли, влаги, снега;
- необходимость принудительного охлаждения.
Устройство ТЭД
Типичный тяговый электродвигатель включает:
- остов (магнитопровод, к которому крепятся полюса);
- главные полюса (создают основной магнитный поток);
- добавочные полюса (улучшают коммутацию);
- якорь (вращающаяся часть с обмоткой);
- коллектор (для коммутации тока в обмотке якоря, в коллекторных моделях);
- подшипниковые щиты (поддерживают вал якоря, защищают от загрязнений);
- щёткодержатели (в коллекторных ТЭД).
Классификация ТЭД
По роду тока:
постоянного тока (в т. ч. выпрямленного пульсирующего до 10 %);
пульсирующего тока (выпрямленного однофазного, более 10 %);
переменного тока.
По типу машины:
двигатели постоянного тока (ДПТ, с последовательным или независимым возбуждением);
синхронные;
асинхронные.
По способу подвешивания:
опорно‑осевое (ТЭД опирается на ось колёсной пары и раму тележки; распространено на грузовых локомотивах);
опорно‑рамное (ТЭД закреплён на раме тележки, что снижает неподрессоренную массу; применяется на пассажирских локомотивах).
По способу питания:
от контактной сети;
от бортового источника (аккумулятор, дизель‑генератор, топливный элемент).
По конструкции:
коллекторные;
- бесколлекторные (вентильные, с полупроводниковой коммутацией);
- вращающиеся (цилиндрические, торцевые);
- линейные (цилиндрические, плоские).
По режиму работы:
- продолжительный;
- кратковременный (15–90 мин);
- повторно‑кратковременный (ПВ 15–60 %).
Принцип работы
На обмотки главных полюсов подаётся ток, создавая магнитное поле.
В обмотке якоря протекает ток, взаимодействующий с этим полем.
По правилу левой руки на проводники якоря действуют силы, вызывающие его вращение.
Вращающий момент передаётся через редуктор на колёсную пару.
При торможении ТЭД может работать в генераторном режиме, преобразуя кинетическую энергию движения в электрическую (рекуперация).
Эксплуатационные характеристики
Важнейшие параметры ТЭД:
- электромеханические (зависимость частоты вращения, момента, КПД от тока якоря);
- электротяговые (зависимость силы тяги, скорости, КПД на ободе колёс от тока);
- тяговые (сила тяги, скорость);
- тепловые (нагрев частей при разной нагрузке);
- аэродинамические (эффективность обдува).
Особенности эксплуатации
Пусковые токи в 10–20 раз превышают номинальные, поэтому используют пусковые реостаты или импульсное регулирование.
Изоляция должна быть нагрево‑ и влагостойкой (классы В, Р, Н).
Охлаждение — принудительное, часто с использованием вентиляторов.
Защита от пыли, влаги, механических повреждений — обязательна.
Стандарты
В России вращающиеся ТЭД регулируются ГОСТ 2582‑2013 (за исключением аккумуляторных погрузочно‑разгрузочных машин и некоторых автотранспортных систем).
Применение
ТЭД используются в:
- железнодорожном транспорте (электровозы, тепловозы, метро);
- городском электротранспорте (трамваи, троллейбусы);
- электромобилях и гибридах;
- дизель‑электрических судах и подводных лодках;
- тяжёлой технике (бульдозеры, краны, самосвалы с электропередачей);
- беспилотных летательных аппаратах и др.
