Tractiemotor

Transporttoepassingen

Spoorweg

Spoorwegen gebruikten eerst gelijkstroommotoren. Deze motoren werkten gewoonlijk op ongeveer 600 volt. Halfgeleiders met een hoog vermogen werden ontwikkeld om het schakelen van wisselstroommotoren te regelen. Zij hebben van AC-inductiemotoren een betere keuze gemaakt. Een inductiemotor heeft geen contacten in de motor nodig. Deze AC-motoren zijn eenvoudiger, en betrouwbaarder dan de oude DC-motoren. AC-inductiemotoren staan bekend als asynchrone tractiemotoren.

Vóór het midden van de 20e eeuw werd vaak één grote motor gebruikt om via drijfstangen meerdere wielen aan te drijven. Dit was dezelfde manier waarop stoomlocomotieven hun aandrijfwielen lieten draaien. Nu is het gebruikelijk één tractiemotor te gebruiken om elke as via een tandwielaandrijving aan te drijven.

Gewoonlijk wordt de tractiemotor tussen het wielframe en de aangedreven as gemonteerd. Dit wordt een "neusgeveerde tractiemotor" genoemd. Het probleem met deze montage is dat een deel van het gewicht van de motor op de as rust. Hierdoor slijten de rails en het frame sneller. De "Bi-Polar" elektrische locomotieven gebouwd door General Electric voor de Milwaukee Road hadden direct drive motoren. De draaiende as van de motor was tevens de as voor de wielen.

De gelijkstroommotor bestaat uit twee delen: het roterende anker en de vaste veldwikkelingen. De veldwikkeling, ook wel stator genoemd, omringt het anker. De veldwikkelingen bestaan uit strak gewikkelde spoelen van draad binnenin de motorbehuizing. Het anker, ook wel rotor genoemd, is een ander stel spoelen van draad die rond de centrale as zijn gewikkeld. Het anker is verbonden met de veldwikkelingen door middel van borstels. De borstels zijn veerbelaste contacten die tegen de commutator drukken. De commutator stuurt de elektriciteit in een cirkelvormig patroon naar de ankerwikkelingen. Bij een in serie gewikkelde motor zijn de anker- en de veldwikkeling in serie geschakeld. Een in serie gewikkelde gelijkstroommotor heeft een lage elektrische weerstand. Als er spanning op de motor wordt gezet, ontstaat er een sterk magnetisch veld in de motor. Dit levert een hoog koppel op en is dus goed voor het starten van een trein. Als er meer stroom naar de motor wordt gestuurd dan nodig is, zou er te veel koppel zijn en zouden de wielen gaan spinnen. Als er te veel stroom naar de motor wordt gestuurd, kan de motor beschadigd raken. Weerstanden worden gebruikt om de stroom te beperken wanneer de motor start.

Als de gelijkstroommotor begint te draaien, beginnen de magnetische velden binnenin samen te komen. Ze creëren een interne spanning. Deze elektromagnetische kracht (EMF) werkt de spanning tegen die naar de motor wordt gestuurd. De EMF regelt de stroom in de motor. Naarmate de motor sneller draait, daalt de EMF. Er vloeit minder stroom in de motor, en hij maakt minder koppel. De motor stopt met versnellen wanneer het koppel gelijk is aan (gelijk is aan) de weerstand van de trein. Om de trein te versnellen, moet meer spanning naar de motor worden gestuurd. Een of meer weerstanden worden verwijderd om de spanning te verhogen. Hierdoor zal de stroom toenemen. Het koppel zal toenemen, en daarmee ook de snelheid van de trein. Wanneer er geen weerstanden meer in de stroomkring zitten, wordt de volledige netspanning rechtstreeks op de motor gezet.

Op een elektrische trein moest de treinbestuurder aanvankelijk de snelheid regelen door de weerstand handmatig te veranderen. Tegen 1914 werd automatische versnelling toegepast. Dit werd bereikt door een versnellend relais in het motorcircuit. Dit werd vaak een inkepingsrelais genoemd. Het relais lette op de afname van de stroom en regelde de weerstand. Het enige wat de bestuurder hoefde te doen was een lage, gemiddelde of volle snelheid te kiezen. Deze snelheden worden shunt, serie en parallel genoemd naar de manier waarop de motoren werden bedraad.

Wegvoertuigen

Zie ook: Hybride elektrisch voertuig en Elektrisch voertuig

Van oudsher maken wegvoertuigen (auto's, bussen en vrachtwagens) gebruik van diesel- of benzinemotoren met een transmissie. In het laatste deel van de 20e eeuw begon men voertuigen met elektrische transmissiesystemen te ontwikkelen. Deze voertuigen hebben een bron van elektriciteit uit batterijen of brandstofcellen. Zij kunnen ook worden aangedreven door een verbrandingsmotor.

Een voordeel van het gebruik van elektromotoren is dat sommige types energie kunnen opwekken. Ze werken als een dynamo tijdens het remmen. Dit helpt de efficiëntie van het voertuig te verbeteren.

Koeling

Door het hoge vermogen dat tractiemotoren gebruiken, produceren zij veel warmte. Zij moeten gewoonlijk worden gekoeld, vaak met geforceerde lucht.