Kolej
Powrót
Zawieszenia silników trakcyjnych i mechanizmy napędowe:
W pojazdach trakcyjnych kolejowych, w których napęd realizują elektryczne silniki trakcyjne stosuje się najczęściej napęd
indywidualny, który polega na tym, że każdy zestaw kołowy (oś) napędza niezależny silnik trakcyjny
(ile jest osi tyle jest silników).
W starszych rozwiązaniach pojazdów głównie produkowanych we Francji, w latach sześćdziesiątych ubiegłego wieku stosowano
napęd grupowy, polegający na zastosowaniu jednego silnika trakcyjnego do napędu wszystkich osi danego wózka.
Rozwiązanie takie wymusiło rozbudowę układu przekładni zębatych oraz mechanizmów podatnych zapewniających
prawidłową współpracę zespołów pomiędzy usprężynowanym na ramie wózka silnikiem trakcyjnym, a zestawami kołowymi.
W związku z dużą komplikacją budowy napęd grupowy nie zyskał szerszego zastosowania.
W pojazdach z podwoziem wózkowym i indywidualnym napędem osi stosowane są cztery sposoby zawieszenia
silników trakcyjnych: zawieszenie tramwajowe, zawieszenie całkowite w ramie wózka, zawieszenie częściowe w
ramie wózka i pod ostoją oraz pełne zawieszenie pod ostoją. Typ zastosowanego w pojazdach zawieszenia
silników jest zależny od czynników takich jak prędkość maksymalna pojazdu, rodzaju, mocy i masy silnika
oraz dopuszczalnego nacisku statycznego osi na tor.
Zespoły napędowe z elektrycznymi silnikami trakcyjnymi składają się zawsze z trzech głównych elementów, którymi są
elektryczne silniki trakcyjne, czyli elementy wytwarzające moment obrotowy, zestawy kołowe, czyli elementy
wykonawcze napędu, oraz mechanizmy pośrednie służące do przeniesienia napędu z silnika trakcyjnego na zestawy kołowe.
Zespoły napędowe z zawieszeniem tramwajowym silników
Zespoły napędowe z zawieszeniem silników w ramie wózka
Zespoły napędowe z zawieszeniem silników w nadwoziu
Specjalnym typem napędu jest napęd przyczepnościowo-zębaty stosowany w kolejach górskich:
Napęd przyczepnościowo-zębaty
W różnych państwach występują różne systemy trakcji elektrycznych z wykorzystaniem prądu stałego lub zmiennego. W Polsce przyjęty został system trakcji elektrycznej prądu stałego napięciu 3kV. Różnorodność systemów trakcyjnych stosowanych na Świecie oraz wymogi rynkowe były powodem opracowania elektrycznych pojazdów trakcyjnych wielosystemowych, czyli przystosowanych do kursowania pod różnymi napięciami w sieci trakcyjnej. Zastosowanie takich pojazdów ma duży wpływ na przyspieszenie przewozów oraz obniżenie kosztów w transporcie transgranicznym.
W starszych typach pojazdów trakcyjnych stosowane są silniki trakcyjne szeregowe na prąd stały w związku z czym na polskiej sieci kolejowej przyspieszeniem pojazdu i jego mocą steruje się poprzez podawanie na silniki odpowiedniej wartości napięcia i prądu stosując tzw. oporowy układ rozruchu. W miarę przyspieszania z obwodu głównego odłączane są kolejne oporniki rozruchowe w wyniku czego zmniejszana jest rezystancja w obwodzie głównym pojazdu, aż do osiągnięcia jazdy bezoporowej. Aby rozruch przeprowadzić w sposób maksymalnie efektywny, silniki trakcyjne połączone są w grupy, które w poszczególnych fazach rozruchu łączy się w zależności od typu pojazdu w układ szeregowy, szeregowo-równoległy lub równoległy.
Nowocześniejszym sposobem sterowania rozruchem przy silnikach prądu stałego jest zastosowanie w obwodzie głównym przerywaczy prądu, czyli tzw. chopperów opartych o układy tyrystorowe lub tranzystorowe. W takim rozwiązaniu nie występują straty w postaci energii wytracanej jako ciepło na opornikach,
W nowoczesnych pojazdach trakcyjnych stosuje się napędy asynchroniczne z wykorzystaniem silników indukcyjnych prądu przemiennego i energoelektronicznych układów sterujących. W systemie trakcji prądu stałego energia elektryczna pobierana z sieci trakcyjnej musi być więc przetworzona na trójfazowy prąd zmienny. Realizują to falowniki trakcyjne, wykonane w technologii tranzystorów IGBT, które zasilają silniki trakcyjne. W skrócie sterowanie przyspieszeniem pojazdu z napędem asynchronicznym realizuje się na drodze zmiany częstotliwości napięcia.
W przypadku systemów trakcji prądu przemiennego ogólnie ujmując przy stosowaniu silników szeregowych w obwodzie głównym stosuje się prostowniki, a przy silnikach asynchronicznych transformatory redukujące napięcie od odpowiednich wartości.