Làm thế nào để một đầu máy diesel hiện đại phát triển sức mạnh?

Đầu máy diesel hiện đại tạo ra năng lượng thông qua sự kết hợp giữa hệ thống cơ và điện. Dưới đây là tổng quan chung về cách thức hoạt động của nó:

Động cơ: Trái tim của đầu máy diesel là động cơ diesel. Đó là một động cơ lớn, mạnh mẽ, đốt cháy nhiên liệu diesel để tạo ra năng lượng cơ học. Động cơ bao gồm nhiều xi lanh, mỗi xi lanh chứa các piston di chuyển lên xuống trong xi lanh. Quá trình đốt cháy nhiên liệu diesel tạo ra áp suất đẩy các piston đi xuống.

Trục khuỷu: Chuyển động tịnh tiến của piston được trục khuỷu biến thành chuyển động quay. Khi các piston di chuyển xuống, chúng làm quay trục khuỷu, trục nằm ở dưới cùng của động cơ. Trục khuỷu là một bộ phận quan trọng vì nó biến chuyển động tuyến tính của piston thành năng lượng quay.

Máy phát điện: Chuyển động quay của trục khuỷu được dùng để dẫn động máy phát chính của đầu máy. Máy phát điện được nối với trục khuỷu thông qua một loạt bánh răng. Khi trục khuỷu quay sẽ làm quay phần ứng của máy phát điện, đây là bộ phận quay của máy phát điện. Chuyển động tương đối giữa phần ứng và cuộn dây kích từ đứng yên (stato) tạo ra dòng điện.

Phát điện xoay chiều (AC): Máy phát điện tạo ra dòng điện xoay chiều (AC). Trong đầu máy xe lửa hiện đại, máy phát điện chính thường tạo ra nguồn điện xoay chiều ba pha. Điều này có nghĩa là dòng điện thay đổi cực (hướng) của nó ba lần trong mỗi vòng quay.

Bộ chỉnh lưu: Nguồn điện xoay chiều do máy phát chính tạo ra được chuyển đổi thành nguồn điện một chiều (DC) bằng bộ chỉnh lưu. Bộ chỉnh lưu bao gồm các thiết bị bán dẫn gọi là điốt, cho phép dòng điện chỉ chạy theo một hướng. Bằng cách sử dụng kết hợp các điốt, dòng điện xoay chiều được chuyển đổi thành dòng điện một chiều dạng xung.

Động cơ kéo DC: Nguồn DC từ bộ chỉnh lưu được cung cấp cho động cơ kéo của đầu máy. Động cơ kéo là động cơ điện chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học, đặc biệt là tạo ra chuyển động quay. Mỗi đầu máy thường có nhiều động cơ kéo, được gắn trên trục của đầu máy và kết nối với các bánh xe.

Điều khiển động cơ kéo: Để kiểm soát tốc độ và mô men xoắn của động cơ kéo, một hệ thống điều khiển điện tử phức tạp, thường được gọi là hệ thống kiểm soát lực kéo, được sử dụng. Hệ thống kiểm soát lực kéo điều chỉnh lượng dòng điện cung cấp cho động cơ kéo và có thể thay đổi tốc độ của chúng bằng cách thay đổi tần số đầu vào AC.

Bánh xe và hộp số: Lực quay do động cơ kéo tạo ra được truyền tới các bánh xe của đầu máy thông qua một loạt bánh răng và trục truyền động. Các bánh xe tạo ra lực kéo cần thiết để đẩy đầu máy tiến hoặc lùi trên đường ray.

Bằng cách tích hợp các bộ phận và hệ thống này, đầu máy diesel hiện đại chuyển đổi nhiên liệu diesel thành năng lượng cơ và điện một cách hiệu quả, cho phép chúng cung cấp động lực để kéo các đoàn tàu hạng nặng dọc theo đường ray.