silników elektrycznych
Silniki elektryczne przetwarzają energię elektryczną na ruch mechaniczny i zasilają wiele urządzeń, od których jesteśmy zależni, takich jak klimatyzatory, komputery, zmywarki, pralki i wentylatory. Występują również w ciężkich maszynach przemysłowych, takich jak walcownie, papiernie, turbiny, pompy i elektronarzędzia. Silniki elektryczne mogą być zasilane prądem stałym (DC) z prostowników lub akumulatorów lub prądem przemiennym z sieci energetycznej lub generatorów elektrycznych.
Pola magnetyczne silnika są generowane przez uzwojenia drutu, a siła, z jaką wywierają one na wirnik, aby go obracać, zależy od ich wielkości i natężenia przepływającego przez nie prądu. W idealnym przypadku moment obrotowy silnika można obliczyć z iloczynu wektorów natężenia pola magnetycznego w wirniku i stojanie. W praktyce nie zawsze jest to jednak możliwe ze względu na dodatkowe ścieżki przepływu strumienia magnetycznego wokół przewodników w wirniku i stojanie.
Wirnik silnika elektrycznego składa się z metalowych prętów lub warstw z cewkami indukcyjnymi. Każda cewka indukcyjna wytwarza pole magnetyczne, gdy jej zwoje są aktywowane. Wirnik otacza również wał, a jego obrót zapewnia mechaniczną moc wyjściową silnika. Wirnik jest zwykle połączony ze stojanem za pomocą wału i może być napędzany paskiem lub zębatkami.
Większość silników elektrycznych jest zaprojektowana do pracy z prądem przemiennym. Są one zwykle zasilane z trójfazowego źródła zasilania z połączeniem w trójkąt z wirnikiem i połączeniem w gwiazdę lub gwiazdę ze stojanem. Silnik można również uruchomić na połączeniu w gwiazdę i przełączyć na trójkąt, gdy zbliża się do prędkości, z jaką ma działać. Zmniejsza to prąd rozruchowy i zwiększa moment rozruchowy silnika.
Wprowadzenie do silników elektrycznych
Istnieje kilka różnych rodzajów silników elektrycznych, sklasyfikowanych według czynników, takich jak rodzaj wykorzystywanego źródła zasilania, ich konstrukcja i zastosowanie. Mogą być DC lub AC, szczotkowane lub bezszczotkowe, jednofazowe lub trójfazowe, osiowe lub promieniowe i mogą być chłodzone powietrzem lub cieczą.
Najmniejsze silniki elektryczne to tak zwane silniki liniowe, które są stosowane w analogowych zegarkach kwarcowych zasilanych bateryjnie. Największe to silniki indukcyjne prądu przemiennego, które są wykorzystywane w ciężkich zastosowaniach przemysłowych, takich jak napęd statków, sprężanie rurociągów i magazynowanie pompowo-pompowe.
Większość silników elektrycznych ma rdzeń ferromagnetyczny w kształcie walca, na którym nawinięte są druty w cewkach zwanych „uzwojeniami”. Gdy jest zasilane prądem, pole magnetyczne z uzwojeń wywiera siłę Lorentza na wirnik i obraca go, wytwarzając moc mechaniczną. Cewki twornika można ustawić w konfiguracjach biegunów wystających lub nie wystających. W silnikach z wyraźnymi biegunami rdzeń ma występy, które są znane jako bieguny, a każde z uzwojeń jest owinięte wokół innego z nich. Każdy z tych biegunów staje się południowym lub północnym biegunem pola magnetycznego, gdy drut jest zasilany. W silnikach bezbiegunowych rdzeń wirnika jest cylindrem, a uzwojenia są rozmieszczone równomiernie na jego obwodzie.