Rodzaje silników elektrycznych i zasady ich działania

Wyobraź sobie, jak wyglądałby współczesny świat, gdyby nagle zniknęły z niego wszystkie silniki elektryczne. Załóżmy, że zastąpilibyśmy je silnikami cieplnymi. Ale silniki cieplne są nieporęczne, emitują parę i gazy spalinowe, podczas gdy silniki elektryczne o porównywalnej mocy są kompaktowe, doskonale pasują do maszyn, pojazdów elektrycznych i innych urządzeń, a jednocześnie są przyjazne dla środowiska, ekonomiczne i niezawodne. Nie można sobie wyobrazić współczesnego świata bez silników elektrycznych, co w znacznym stopniu ułatwia pracę ludzi, a tym samym sprawia, że ​​nasze życie jest wygodniejsze.

Dzięki silnikom elektrycznym uzyskujemy energię mechaniczną z energii elektrycznej. A waga i rozmiar, moc i liczba obrotów na minutę mają decydujące znaczenie w tym procesie, które z kolei są związane zarówno z cechami konstrukcyjnymi silników, jak i parametrami napięcia zasilania.

Według rodzaju napięcia zasilania silniki elektryczne to: AC lub DC. Metodą sterowania: krok, liniowy, serwo (serwo). Z kolei silniki prądu przemiennego są asynchroniczne i synchroniczne. Spójrzmy na typy silników elektrycznych, zanotuj ich cechy i porozmawiajmy o zasadach działania każdego z nich.

Silniki prądu stałego

Do budowy napędów elektrycznych o wysokiej charakterystyce dynamicznej stosuje się silniki prądu stałego. Charakteryzują się wysoką przeciążalnością i jednolitym obrotem. To silniki prądu stałego są często stosowane w pojazdach elektrycznych. Są one wyposażone w wiele obrabiarek, maszyn, urządzeń, w tym w sprzęt AGD.

Działanie klasycznego silnika prądu stałego opiera się na obrocie ramy prądem w zewnętrznym polu magnetycznym: prąd jest dostarczany do ramy przez zespół szczotki-kolektora, a pole magnetyczne stojana jest uzyskiwane albo z magnesów stałych, albo z tego samego prądu stałego (pole magnetyczne cewki z prądem) . W rezultacie bieżąca rama obraca się w polu magnetycznym. Zamiast ramy cewka z prądem w obwodzie magnetycznym - wirnik może wystawać.

Silniki prądu przemiennego

Silniki prądu przemiennego są bardzo szeroko stosowane w życiu codziennym i przemyśle, ponieważ są uważane za bardziej wszechstronne w porównaniu z silnikami prądu stałego. Silniki prądu przemiennego mają prostą konstrukcję, są bardziej niezawodne niż silniki prądu stałego i są bezpretensjonalne w obsłudze.

Na przykład większość wentylatorów domowych i okapów przemysłowych jest wyposażona w asynchroniczne silniki prądu przemiennego. Są wyposażone w wciągarki, pompy, obrabiarki. Prostota silników prądu przemiennego o częstotliwości przemysłowej polega na braku zespołu szczotki-kolektora i złożonej elektroniki.

Silniki krokowe

Silniki krokowe działają poprzez konwersję dyskretnych impulsów elektrycznych prądu stałego na ruchy mechaniczne (kroki). Sprzęt biurowy, obrabiarki, roboty, wszędzie tam, gdzie wymagana jest duża prędkość i równomierność ruchu korpusu roboczego, dziś stosowane są silniki elektryczne krok po kroku. Aby kontrolować prędkość obrotową wirnika, jednostka elektroniczna kontroluje częstotliwość powtarzania impulsów i ich cykl pracy. Silnik krokowy jest synchronicznym bezszczotkowym silnikiem prądu stałego.

Serwa (serwomotory)

Serwonapęd (serwonapęd) to zaawansowany technologicznie silnik prądu stałego. W przeciwieństwie do silnika krokowego, silnik serwo ma również czujnik położenia wirnika, który realizuje mechanizm ujemnego sprzężenia zwrotnego.

Silniki tego typu mogą wytwarzać wysokie obroty i moc, podobnie jak silniki krokowe prądu stałego, ale regulacja położenia korpusu roboczego jest dokładniejsza. W przypadku maszyn CNC serwonapęd jest właśnie tym, czego potrzebujesz. Wiele nowoczesnych maszyn przemysłowych jest wyposażonych w serwonapędy zintegrowane z precyzyjnym komputerowym systemem sterowania.

Liniowe silniki elektryczne

Zamiast wirnika liniowy silnik prądu stałego ma pręt (pręt) z magnesami, który jest liniowo przemieszczany przez stojan względem cewki indukcyjnej. Silniki tego typu zyskują popularność jako napędy mechanizmów z ruchem posuwisto-zwrotnym podczas pracy.

Jest to niezawodne i ekonomiczne rozwiązanie, eliminujące potrzebę stosowania wszelkiego rodzaju przekładni mechanicznych. Impulsy o wymaganej polaryzacji i czasie trwania są wysyłane do cewki, tworząc pole magnetyczne o pożądanej konfiguracji, która ze swej strony działa na pręt, a bieżąca pozycja pręta jest monitorowana dzięki czujnikom Halla wbudowanym w stojan.

Silniki synchroniczne

Mówiąc „silnik synchroniczny”, tradycyjnie oznaczają silnik prądu przemiennego, w którym prędkość obrotowa (lub prędkość kątowa) wirnika jest równa prędkości kątowej strumienia magnetycznego we wnęce stojana. Najczęściej mówimy o silnikach, których wirniki przenoszą magnesy trwałe lub uzwojenie wzbudzenia, tworząc silne wewnętrzne pole magnetyczne, które zapobiega poślizgowi.

Dlatego w silnikach synchronicznych prędkość wirnika jest stała. Wydajne wentylatory, dźwigi, pompy - w wielu aplikacjach, w których wymagana jest wysoka moc i stała prędkość, niezależnie od obciążenia, stosowane są silniki synchroniczne.

Silniki indukcyjne

Najczęściej silnik asynchroniczny nazywany jest silnikiem prądu przemiennego, w którym częstotliwość (lub prędkość kątowa) obrotu wirnika różni się od prędkości kątowej strumienia magnetycznego stojana. Oznacza to, że w takim silniku występuje „poślizg”. Asynchroniczne silniki prądu przemiennego są dostarczane z wirnikiem klatkowym (takim jak „klatka wiewiórkowa”) lub wirnikiem wirnik obrotowy.

Silniejsze silniki asynchroniczne są wykonane z wirnikiem fazowym, wielkość strumienia magnetycznego na takim wirniku jest regulowana przez reostat, a prędkość obrotową można regulować. Mniej krytyczne (zależne od prędkości wirnika od obciążenia) wyposażenie jest wyposażone w silniki asynchroniczne z wirnikiem klatkowym.

Zobacz także na naszej stronie internetowej: Rodzaje generatorów elektrycznych i zasady ich działania