Silniki elektryczne – budowa i zasada działania
Silniki elektryczne znajdują bardzo szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach przemysłu, usług oraz w codziennym życiu. Jednostki napędowe zasilane prądem różnią się budową, zasadą działania i mocą. Dzięki temu mogą być wykorzystywane w różnych urządzeniach – od małych robotów kuchennych czy zabawek dla dzieci, przez maszyny i urządzenia przemysłowe, po napędy samochodów i lokomotyw.
Wśród wielu zalet, jakimi wyróżniają się elektryczne jednostki napędowe, jest ich czysta praca. Nie korzystają one bowiem z żadnego paliwa, a więc nie emitują spalin i innych produktów ubocznych. Dlatego mogą pracować w zamkniętych halach, garażach, a nawet w bardzo małych, ograniczonych przestrzeniach. Poza tym, ponieważ są produkowane w szczelnych obudowach i nie generują iskier, są niezastąpione w strefach zagrożonych wybuchem.
Inną zaletą silników elektrycznych jest możliwość korzystania z różnych źródeł energii – od sieci energetycznej o napięciu 230 i 400 V, przez generatory, baterie i akumulatory, po domową elektrownię fotowoltaiczną.
Jednostki są też zasilane prądem stałym i zmiennym. Tak duża różnorodność cech i parametrów technicznych sprawia, że można je dopasować niemal do każdej maszyny czy urządzenia.
Budowa silników elektrycznych
Silnik elektryczny ma stosunkowo prostą budowę. Można w nim wyróżnić dwa zasadnicze elementy:
- stojan – nieruchomą część złożoną z kadłuba i umieszczonego w nim wyłożenia (rdzenia). Jest ono zbudowane z trzech pakietów odizolowanych od siebie blach ze stali transformatorowej (z dużą zawartością krzemu) o grubości 0,5 mm. Na pakietach blach są nawinięte uzwojenia – po jednym dla każdej z trzech faz,
- wirnik – ruchomą część silnika, zbudowaną z rdzenia osadzonego na wale, na którym jest też zamontowany przewietrznik zapewniający chłodzenie. Rdzeń wirnika ma podobną budowę do rdzenia stojana i również zawiera nawoje uzwojenia. W silnikach indukcyjnych wirnik jest umieszczony w klatce wykonanej z nieizolowanych prętów i zakończonej dwoma pierścieniami.
Kadłub silnika najczęściej jest wykonany z żeliwa lub stali. Stanowi jedynie osłonę mechanizmu, nie uczestnicząc w pracy.
Działanie silnika elektrycznego polega na przyłożeniu napięcia do rdzenia stojana, w wyniku czego powstaje wirujące pole magnetyczne. Przechodząc przez pręty klatki wirnika, indukuje w nich napięcie.
Na skutek przepływu prądu i siły elektrodynamicznej wirnik obraca się, początkowo zwiększając obroty, a następnie stabilizując je na stałym poziomie. Różnica pomiędzy prędkością obrotów wirnika a pola magnetycznego stojana zwiększa się wraz z obciążeniem silnika. Ostatecznie z energii elektrycznej powstaje energia mechaniczna.
Rodzaje silników elektrycznych
Elektryczne silniki można sklasyfikować z uwzględnieniem wielu kryteriów. Najpopularniejszy jest podział ze względu na sposób zasilania. Pod tym względem wyróżnia się:
- silniki jednofazowe (szeregowe i klatkowe),
- silniki trójfazowe (pierścieniowe, liniowe i klatkowe),
a także:
- silniki zasilane prądem stałym (DC),
- silniki zasilane prądem zmiennym (AC),
- silniki uniwersalne.
Inna klasyfikacja za kryterium przyjmuje sposób działania. Pod tym względem wyróżnia się silnik synchroniczny i asynchroniczny, indukcyjny i komutatorowy. W sprzedaży dostępne są też modele specjalne, z wyposażeniem dodatkowym takim jak obce chłodzenie, które pozwala na większe obciążenie jednostki napędowej, chroniąc ją przed przegrzaniem.
Do modeli specjalnych zaliczają się silniki z hamulcem. Są niezastąpione wszędzie tam, gdzie niezbędna jest precyzyjna kontrola zatrzymywania maszyny. Funkcjonalnym rozwiązaniem jest też model kołnierzowy, wyposażony w specjalny element konstrukcyjny ułatwiający stabilny montaż.
Zastosowanie silników elektrycznych
Ogromny wybór silników elektrycznych sprawia, że ich zastosowanie jest bardzo szerokie i praktycznie nie ma takiej dziedziny, w której nie można by było znaleźć podobnej jednostki napędowej.
Możliwości wykorzystania zwiększa też różnorodność modeli oraz parametrów technicznych takich jak prędkości obrotowe. Zastosowanie silnika w dużym stopniu zależy od tego, czy jest on jednofazowy, czy trójfazowy. Ten pierwszy ma nieco niższą moc, ale źródło do jego zasilenia znajdzie się w każdym domu.
Z kolei silnik trójfazowy wymaga dostępu do gniazda z prądem o napięciu 400 V, które rzadko jest dostępne w budynku mieszkalnym. Dlatego silniki elektryczne trójfazowe o mocy ponad 3,5 kW stosuje się w napędach maszyn przemysłowych, dźwigów i dźwignic, transporterów, urządzeń górniczych czy ciężkiego sprzętu budowlanego. Z kolei modele jednofazowe można znaleźć w urządzeniach AGD, elektronarzędziach, zabawkach dla dzieci czy elektrycznych szczoteczkach do zębów.
Różnorodność modeli, ich konstrukcji i mocy dotyczy też asortymentu Silpol. Oferujemy silniki różnego typu, o wysokiej sprawności, przeznaczone do zastosowań przemysłowych i warsztatowych. Są to zarówno modele jedno- i trójfazowe, jak i silniki jedno- i wielobiegowe, kołnierzowe, z obcym hamulcem czy przeznaczone do zadań specjalnych, na przykład do pracy w wyższych temperaturach.