Zastosowanie silników elektrycznych – ogólny opis możliwości

Silniki elektryczne prądu stałego i przemiennego znalazły bardzo szerokie zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu. Urządzenia z napędem elektrycznym znajdziemy także w niemal każdym gospodarstwie domowym. Pralki, suszarki do ubrań, a nawet zwykłe, elektryczne szczoteczki do zębów działają przy pomocy prostych silników elektrycznych. Niewielkie silniki znajdziemy w niemal wszystkich urządzeniach AGD. Silniki elektryczne znalazły również zastosowanie w urządzeniach każdego majsterkowicza. Szlifierka, wiertarka, frezarka i kosiarka to jedynie kilka z niezliczonej ilości przykładów.

Opisując zastosowanie silników elektrycznych, nie sposób pominąć napędów ruchomych schodów i wind. Silniki wykorzystuje się także do otwierania różnego rodzaju drzwi napędzanych prądem. Warto także zauważyć, że silniki elektryczne znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle i produkcji. Większość maszyn produkcyjnych posiada napęd elektryczny. Silniki o różnej wielkości i wydajności umożliwiają efektywną produkcję i naprawę innych urządzeń.

W ostatnich latach silniki elektryczne znajdują zastosowanie w nowoczesnych pojazdach samochodowych. Napęd hybrydowy i elektryczny stanowi coraz poważniejszą konkurencję dla aut z napędem spalinowym. Warto przy tym zauważyć, iż napędy elektryczne wcale nie są nowością. Rozwiązanie jest już od dawna stosowane w branży kolejowej.

Jak działają silniki elektryczne – budowa, elementy i zasada działania

Elementy silnika elektrycznego. Uproszczony opis

Zanim odpowiemy na pytanie, jak działają silniki elektryczne, opiszemy najważniejsze elementy całego mechanizmu. Budowa silników elektrycznych może wydawać się dość skomplikowana. Na szczęście do uproszczonego opisu wystarczą nam najważniejsze elementy mechanizmu. Typowy silnik elektryczny zawiera siedem podstawowych elementów, którymi są:

  • Stojan – wraz z rdzeniem tworzą nieruchomy element silnika. Czasem nazywamy go kadłubem.
  • Uzwojenie wirnika – to elementy wykonane z drutu miedzianego. Uzwojenie zostaje nawinięte na twornik. Wirnik jest niekiedy nazywany ramką. To element silnika, który zostaje wprowadzony w ruch podczas dostarczenia prądu.
  • Twornik – to innymi słowy rdzeń uzwojenia. Jego zadaniem jest wzmocnienie siły elektromagnesu.
  • Magnesy stałe – elementy wytwarzające stałe pole magnetyczne, które w momencie przepływu prądu wprawiają w ruch cewkę.
  • Szczotki – elementy połączone z komutatorem, przewodzące energię elektryczną do silnika.
  • Komutator – jego budowa nie jest skomplikowana, a komutator odpowiada za przełączanie styków co pół obrotu.
  • Jarzmo – wykonane ze stali ferromagnetycznej. Rolą jarzma jest tworzenie magnesu podkowiastego poprzez łączenie dwóch magnesów stałych.

Dokładna budowa silnika elektrycznego będzie zależała od jego specyfiki. Zasada działania wszystkich urządzeń jest bardzo zbliżona. Obecnie silniki elektryczne rozróżnia się ze względu na rodzaj napięcia zasilającego. W tej kategorii wyróżniamy silniki elektryczne prądu stałego, silniki elektryczne prądu przemiennego oraz silniki uniwersalne. A może zainteresuje cię także ten artykuł na temat wyłącznika silnikowego?

Jak działają silniki elektryczne – opis i zasada działania

Zasada działania silników elektrycznych może być sprowadzona do kilku uproszczonych etapów. Ich opis pomoże nam zrozumieć, jak działają silniki elektryczne. Na wstępie zaznaczmy, że silnik elektryczny przetwarza energię elektryczną na zasadzie indukcji elektromagnetycznej. Typowy napęd wykorzystuje energię elektryczną z sieci (czyli w uproszczeniu prąd z gniazdka).

Pierwsza część naszego opisu rozpoczyna się w chwili podłączenia silnika do gniazda elektrycznego. Wirnik zamienia energię elektryczną na ruch mechaniczny. Prąd zostaje doprowadzony przewodem do skrzynki przełączeniowej, a następnie wędruje do stojana (nieruchoma część silnika). Uzwojenie wirnika tworzy pole magnetyczne, wirujące wzdłuż obwodu wirnika. W następnym kroku wykorzystuje się zjawisko indukcji elektromagnetycznej, która powoduje wytworzenie siły elektromagnetycznej w uzwojeniu silnika.

Siła elektromagnetyczna w uzwojeniu silnika sprawia, że w wirniku wytwarza się wirujące pole magnetyczne. Co ważne, pole magnetyczne wirnika i pole magnetyczne stojana wzajemnie na siebie oddziałują. W efekcie dochodzi do wytworzenia momentu elektromagnetycznego. To z kolei powoduje wytworzenie momentu obrotowego, czyli wirowanie wirnika. Jest to uproszczony opis i zasada działania silnika elektrycznego, który spotykamy w urządzeniach AGD i napędach typowych elektronarzędzi.

Wiesz już, jak działają silniki elektryczne prądu stałego. A może zainteresuje Cię również, jak podłączyć wentylator łazienkowy z czujnikiem wilgoci?

Silniki elektryczne prądu przemiennego

W naszych domach i garażach na ogół stosuje się silniki prądu przemiennego, które można zasilić z sieci. Jednak ciekawym rozwiązaniem są również silniki prądu stałego (stosowane na przykład do napędzania pojazdów mechanicznych). W fachowym nazewnictwie, silniki prądu przemiennego można podzielić na synchroniczne, asynchroniczne oraz komutatorowe. Każde z nich posiada nieco inne zastosowanie i specyfikę pracy.

Silnik synchroniczny prądu przemiennego znajduje zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu. Jego podstawowym zadaniem jest oczywiście przetworzenie energii elektrycznej w energię mechaniczną. W urządzeniu stosuje się wirnik, który obraca się w stanie ustalonym z taką samą prędkością kątową, z którą wiruje pole magnetyczne. Jak sama nazwa wskazuje, prędkość silnika jest stała (synchroniczna). Na jej prędkość nie wpływa obciążenie i napięcie zasilające. Odwrotność stanowią silniki asynchroniczne.

Silnik asynchroniczny prądu przemiennego nazywa się również silnikiem indukcyjnym. Urządzenie jest często wykorzystywane w wielu gałęziach przemysłu. Do jego pracy konieczna będzie bierna moc indukcyjna. W efekcie uzyskuje się zmienną prędkość pracy silnika.

Ostatni typ silników prądu przemiennego tu urządzenie komutatorowe. W silnikach komutatorowych stosuje się regulację obrotów uzyskaną przy pomocy przesuwania się szczotek. Tego typu silnik zasługuje na uwagę ze względu na ekonomiczny rozruch i sporą uniwersalność zastosowania. Co ciekawe, silniki komutatorowe znajdują się w robotach kuchennych i wiertarkach.

Jeśli chcesz uzyskać więcej ciekawych informacji, zapoznaj się z pozostałymi artykułami w naszym serwisie. W osobnych artykułach podpowiadamy, gdzie wyrzucić opony samochodowe. A może zainteresuje Cię również, jaki olej do silnika sprawdzi się najlepiej?

Czy ten artykuł był dla Ciebie pomocny?
Oceń
Dla 0,0% czytelników artykuł okazał się być pomocny