Ajomoottori
Katso myös: Sähköajoneuvo ja Sähkömoottori
Vetomoottorilla tarkoitetaan eräänlaista sähkömoottoria. Vetomoottoria käytetään koneen pyörimismomentin tuottamiseen. Se muutetaan yleensä suoraviivaiseksi liikkeeksi.
Vetomoottoreita käytetään sähkökäyttöisissä raideliikenteen kalustoyksiköissä, kuten sähkömoottorijunissa ja sähkövetureissa. Niitä käytetään myös sähkökäyttöisissä ajoneuvoissa, kuten sähkökäyttöisissä maitoajoneuvoissa, hisseissä ja kuljettimissa. Ajoneuvot, joissa on sähköinen voimansiirtojärjestelmä, kuten diesel-sähköveturit, sähköiset hybridiajoneuvot ja akkukäyttöiset sähköajoneuvot.
Kuljetussovellukset
Rautatie
Rautateillä käytettiin ensin tasavirtamoottoreita. Nämä moottorit toimivat yleensä noin 600 voltin jännitteellä. Suuritehoisia puolijohteita kehitettiin vaihtovirtamoottoreiden kytkennän ohjaamiseen. Niiden ansiosta vaihtovirtainduktiomoottoreista on tullut parempi valinta. Induktiomoottori ei tarvitse koskettimia moottorin sisällä. Nämä vaihtovirtamoottorit ovat yksinkertaisempia ja luotettavampia kuin vanhat tasavirtamoottorit. Vaihtovirtainduktiomoottoreita kutsutaan asynkronisiksi ajomoottoreiksi.
Ennen 1900-luvun puoliväliä käytettiin usein yhtä suurta moottoria, joka pyöritti useita pyöriä yhdystankojen avulla. Samalla tavalla höyryveturit pyörittivät vetopyöriään. Nykyään tavanomaisena käytäntönä on käyttää yhtä vetomoottoria, joka pyörittää kutakin akselia hammaspyörävaihteen välityksellä.
Yleensä ajomoottori asennetaan pyörän rungon ja vetävän akselin väliin. Tätä kutsutaan "nokkajousitetuksi vetomoottoriksi". Tämän asennuksen ongelmana on, että osa moottorin painosta kohdistuu akselille. Tämä aiheuttaa radan ja rungon nopeamman kulumisen. General Electricin Milwaukee Roadille rakentamissa "Bi-Polar"-sähkövetureissa oli suoravetomoottorit. Moottorin pyörivä akseli oli myös pyörien akseli.
Tasavirtamoottori koostuu kahdesta osasta: pyörivästä ankkurista ja kiinteästä kenttäkäämityksestä. Kenttäkäämitys, jota kutsutaan myös staattoriksi, ympäröi ankkuria. Kenttäkäämitykset koostuvat moottorin kotelon sisällä olevista tiukasti käärityistä lankakäämeistä. Ankkuri, jota kutsutaan myös roottoriksi, on toinen sarja lankaankeloja, jotka on kierretty keskiakselin ympärille. Ankkuri on kytketty kenttäkäämiin harjojen avulla. Harjat ovat jousikuormitteisia koskettimia, jotka painavat kommutaattoria vasten. Kommutaattori lähettää sähköä ympyränmuotoisesti ankkurikäämiin. Sarjakäämitetyssä moottorissa ankkuri ja kenttäkäämit on kytketty sarjaan. Sarjakäämityksellä varustetun tasavirtamoottorin sähkövastus on alhainen. Kun moottoriin kytketään jännite, se muodostaa moottorin sisälle voimakkaan magneettikentän. Tämä tuottaa suuren vääntömomentin, joten se soveltuu hyvin junan käynnistämiseen. Jos moottoriin syötetään enemmän virtaa kuin tarvitaan, vääntömomentti on liian suuri ja pyörät pyörivät. Jos moottoriin lähetetään liikaa virtaa, moottori voi vaurioitua. Vastuksia käytetään rajoittamaan virtaa, kun moottori käynnistyy.
Kun tasavirtamoottori alkaa pyöriä, sen sisällä olevat magneettikentät alkavat yhdistyä. Ne luovat sisäisen jännitteen. Tämä sähkömagneettinen voima (EMF) toimii moottoriin lähetettyä jännitettä vastaan. EMF ohjaa virran kulkua moottorissa. Kun moottori kiihtyy, EMF laskee. Moottoriin virtaa vähemmän virtaa, ja se tuottaa vähemmän vääntömomenttia. Moottori lakkaa kasvattamasta nopeuttaan, kun vääntömomentti vastaa (on sama kuin) junan vetovastus. Junan kiihdyttämiseksi moottoriin on lähetettävä enemmän jännitettä. Yksi tai useampi vastus poistetaan jännitteen lisäämiseksi. Tämä lisää virtaa. Vääntömomentti kasvaa, ja niin kasvaa myös junan nopeus. Kun piiriin ei jätetä yhtään vastusta, moottoriin syötetään suoraan täysi verkkojännite.
Sähköjunassa veturinkuljettajan oli alun perin säädettävä nopeutta muuttamalla vastusta manuaalisesti. Vuoteen 1914 mennessä käytettiin automaattista kiihdytystä. Tämä saavutettiin kiihdytysreleellä moottoripiirissä. Tätä kutsuttiin usein lovireleeksi. Rele seurasi virran laskua ja ohjasi vastusta. Kuljettajan oli vain valittava hidas, keskinopeus tai täysi nopeus. Näitä nopeuksia kutsutaan moottoreiden kytkentätavoista nimillä shunt, series ja parallel.
Maantieajoneuvot
Katso myös: Hybridisähköajoneuvo ja Sähköajoneuvo
Perinteisesti maantieajoneuvoissa (henkilöautot, linja-autot ja kuorma-autot) on käytetty diesel- tai bensiinimoottoreita, joissa on vaihteisto. 1900-luvun loppupuolella alettiin kehittää ajoneuvoja, joissa on sähköinen voimansiirto. Näissä ajoneuvoissa sähköä saadaan akuista tai polttokennoista. Niissä voi olla myös polttomoottori.
Sähkömoottoreiden käytön etuna on se, että jotkin niistä voivat tuottaa energiaa. Ne toimivat dynamona jarrutuksen aikana. Tämä auttaa parantamaan ajoneuvon tehokkuutta.
Jäähdytys
Vetomoottoreiden käyttämän suuren tehon vuoksi ne tuottavat paljon lämpöä. Ne vaativat yleensä jäähdytystä, usein paineilmalla.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on vetomoottori?
V: Vetomoottori on eräänlainen sähkömoottori, jota käytetään koneen pyörimismomentin tuottamiseen ja sen muuttamiseen suoraviivaiseksi liikkeeksi.
K: Minkä tyyppisissä sähkökäyttöisissä raideliikennevälineissä käytetään ajomoottoreita?
V: Vetomoottoreita käytetään sähkömoottorijunissa ja sähkövetureissa.
K: Missä muualla kuin raideliikenteen kalustoyksiköissä käytetään ajomoottoreita?
V: Vetomoottoreita käytetään myös sähkökäyttöisissä kulkuneuvoissa, kuten maitovaunuissa, hisseissä ja kuljettimissa.
K: Minkä tyyppisissä ajoneuvoissa käytetään sähköisiä voimansiirtojärjestelmiä ja siten myös ajomoottoreita?
V: Ajoneuvot, joissa on sähköinen voimansiirtojärjestelmä, kuten diesel-sähköveturit, sähköiset hybridiajoneuvot ja akkukäyttöiset sähköajoneuvot, käyttävät ajomoottoreita.
K: Mikä on ajomoottorin tarkoitus?
V: Vetomoottorin tarkoituksena on tuottaa koneen pyörimismomentti ja muuntaa se suoraviivaiseksi liikkeeksi.
K: Ovatko sähköajoneuvot ainoat ajoneuvotyypit, joissa käytetään ajomoottoreita?
V: Ei, myös dieselsähköveturit ja sähköiset hybridiajoneuvot käyttävät vetomoottoreita sähköisissä voimansiirtojärjestelmissään.
K: Voitko mainita joitakin esimerkkejä sähköajoneuvoista, joissa käytetään ajomoottoreita?
V: Sähkökäyttöiset maitoajoneuvot sekä akkukäyttöiset sähköajoneuvot käyttävät vetomoottoreita.
