Moteur de traction

Demandes de transport

Chemin de fer

Les chemins de fer ont d'abord utilisé des moteurs à courant continu. Ces moteurs fonctionnaient généralement sur environ 600 volts. Des semi-conducteurs de haute puissance ont été développés pour contrôler la commutation des moteurs à courant alternatif. Ils ont fait des moteurs à induction à courant alternatif un meilleur choix. Un moteur à induction n'a pas besoin de contacts à l'intérieur du moteur. Ces moteurs à courant alternatif sont plus simples et plus fiables que les anciens moteurs à courant continu. Les moteurs à induction à courant alternatif sont connus sous le nom de moteurs de traction asynchrones.

Avant le milieu du 20e siècle, un seul gros moteur était souvent utilisé pour entraîner plusieurs roues par l'intermédiaire de bielles. C'était de la même façon que les locomotives à vapeur faisaient tourner leurs roues motrices. Aujourd'hui, la pratique courante consiste à utiliser un moteur de traction pour entraîner chaque essieu par l'intermédiaire d'un engrenage.

Habituellement, le moteur de traction est monté entre le châssis de la roue et l'essieu moteur. C'est ce que l'on appelle un "moteur de traction à suspension par le nez". Le problème de ce montage est qu'une partie du poids du moteur se trouve sur l'essieu. Cela entraîne une usure plus rapide de la chenille et du cadre. Les locomotives électriques "bipolaires" construites par General Electric pour la route de Milwaukee avaient des moteurs à entraînement direct. L'arbre rotatif du moteur était également l'axe des roues.

Le moteur à courant continu est constitué de deux parties : l'induit rotatif et les enroulements de champ fixes. Les enroulements de champ, également appelés stator, entourent l'induit. Les enroulements de champ sont constitués de bobines de fil étroitement enroulées à l'intérieur du boîtier du moteur. L'induit, également appelé rotor, est un autre ensemble de bobines de fil enroulées autour de l'arbre central. L'induit est relié aux enroulements de champ par des balais. Les balais sont des contacts à ressort qui appuient sur le collecteur. Le collecteur envoie l'électricité dans un schéma circulaire vers les enroulements de l'induit. Dans un moteur à enroulement en série, l'induit et les enroulements de champ sont connectés en série. Un moteur à courant continu à enroulement en série a une faible résistance électrique. Lorsqu'une tension est appliquée au moteur, elle produit un fort champ magnétique à l'intérieur du moteur. Cela produit un couple élevé, ce qui est bon pour le démarrage d'un train. Si plus de courant que nécessaire est envoyé au moteur, le couple est trop élevé et les roues tournent. Si trop de courant est envoyé au moteur, il pourrait être endommagé. Des résistances sont utilisées pour limiter le courant lorsque le moteur démarre.

Lorsque le moteur à courant continu commence à tourner, les champs magnétiques à l'intérieur commencent à se réunir. Ils créent une tension interne. Cette force électromagnétique (EMF) agit contre la tension envoyée au moteur. La FEM contrôle le flux de courant dans le moteur. Lorsque le moteur accélère, la force électromagnétique diminue. Moins de courant circule dans le moteur, et il produit moins de couple. Le moteur cesse d'augmenter sa vitesse lorsque le couple correspond (est identique) à la traînée du train. Pour accélérer le train, il faut envoyer plus de tension au moteur. Une ou plusieurs résistances sont retirées pour augmenter la tension. Cela augmentera le courant. Le couple augmentera, ainsi que la vitesse du train. Lorsqu'il n'y a plus de résistance dans le circuit, la tension de ligne est appliquée directement au moteur.

Sur un train électrique, le conducteur devait à l'origine contrôler la vitesse en changeant la résistance manuellement. En 1914, l'accélération automatique était utilisée. Celle-ci était assurée par un relais d'accélération dans le circuit du moteur. C'est ce qu'on appelait souvent un relais d'encochage. Le relais surveillait la chute du courant et contrôlait la résistance. Le conducteur n'avait qu'à sélectionner une vitesse faible, moyenne ou maximale. Ces vitesses sont appelées shunt, série et parallèle en raison de la façon dont les moteurs étaient câblés.

Véhicules routiers

Voir aussi : Véhicule électrique hybride et Véhicule électrique

Traditionnellement, les véhicules routiers (voitures, bus et camions) utilisent des moteurs diesel ou à essence avec une transmission. Dans la dernière partie du XXe siècle, on a commencé à développer des véhicules avec des systèmes de transmission électrique. Ces véhicules ont une source d'électricité provenant de batteries ou de piles à combustible. Ils peuvent également être alimentés par un moteur à combustion interne.

L'utilisation de moteurs électriques présente l'avantage que certains types de moteurs peuvent produire de l'énergie. Ils agissent comme une dynamo lors du freinage. Cela permet d'améliorer l'efficacité du véhicule.

Refroidissement

En raison de la puissance élevée utilisée par les moteurs de traction, ils créent beaucoup de chaleur. Ils nécessitent généralement un refroidissement, souvent à l'aide d'air forcé.