Jak działa silnik prądu przemiennego: jak działa i jak działa

Silnik elektryczny to specjalny konwerter. Jest to maszyna, w której energia elektryczna jest przetwarzana i zamieniana na energię mechaniczną. Zasada działania silnika opiera się na Indukcja elektromagnetyczna. Istnieją również silniki elektrostatyczne. Możliwe jest bez specjalnych dodatków zastosowanie silników na innych zasadach przetwarzania energii elektrycznej w ruchu. Ale niewielu wie, jak działa silnik elektryczny i jak działa.

Jak działa urządzenie

Silnik elektryczny na prąd przemienny zawiera części stałe i ruchome. Do pierwszych należą:

• stojan;
• induktor.

Stojan znajduje zastosowanie w maszynach typ synchroniczny i asynchroniczny. Cewka indukcyjna jest stosowana w maszynach prądu stałego. Część ruchoma składa się z wirnika i kotwicy. Pierwsza jest używana do urządzeń synchronicznych i asynchronicznych, podczas gdy armatura jest używana do urządzeń o stałych prędkościach. Funkcja cewki indukcyjnej polega na silnikach o małej mocy. Często stosuje się tu magnesy trwałe.

Mówiąc o rozmieszczeniu silnika elektrycznego, konieczne jest określenie, do jakiej klasy sprzętu należy dany model. W konstrukcji silnika asynchronicznego wirnik to:

• zwarty;
• faza, czyli z uzwojeniem.

Ten ostatni typ jest używany, gdy wymagane jest zmniejszenie prądu rozruchowego i dostosuj prędkość asynchroniczny silnik elektryczny. Zwykle mówimy o silnikach elektrycznych dźwigów, które są powszechnie stosowane w instalacjach dźwigowych.

Dźwig jest elastyczny i jest stosowany w maszynach prądu stałego. Może to być generator lub silnik, a także silnik uniwersalny, działający na tej samej zasadzie. Jest stosowany w elektronarzędziach. W rzeczywistości silnik uniwersalny to ten sam silnik o stałej częstotliwości, w którym występuje wzbudzenie sekwencyjne. Różnica dotyczy tylko obliczenia uzwojeń. Nie ma tu reaktancji. Zdarza się:

• pojemnościowy;
• indukcyjny.

Dlatego każde elektronarzędzie, jeśli zostanie z niego wyjęta jednostka elektroniczna, może również działać na prąd stały. Ale jednocześnie napięcie w sieci będzie mniejsze. Zasada działania silnika elektrycznego jest określana zgodnie z tym, z jakich elementów się składa i do jakich celów jest przeznaczony.

Działanie trójfazowego silnika asynchronicznego

Po podłączeniu do sieci powstaje wirujące pole magnetyczne. Jest odnotowany w stojanie i przenika przez zwarte uzwojenie wirnika. Przechodzi do indukcji. Następnie, zgodnie z prawem Ampera, wirnik zaczyna się obracać. Częstotliwość ruchu tego elementu zależy od częstotliwości napięcia zasilającego oraz liczby biegunów magnetycznych reprezentowanych parami.

Różnica między prędkością wirnika a polem magnetycznym stojana jest wyrażona jako poślizg. Silnik nazywany asynchronicznym, ponieważ częstotliwość rotacji pola magnetycznego jest zgodna z częstotliwością rotacji wirnika. Silnik synchroniczny różni się konstrukcją. Wirnik jest uzupełniony magnesem trwałym lub elektromagnesem. Zawiera elementy takie jak klatka wiewiórki do wodowania oraz magnesy trwałe. Również ich rolę mogą pełnić elektromagnesy.

W silniku asynchronicznym pole magnetyczne stojana ma taką samą prędkość jak wirnik. Do włączania stosuje się asynchroniczne silniki elektryczne typu pomocniczego lub wirnik z uzwojeniem klatkowym. Silniki asynchroniczne są szeroko stosowane we wszystkich dziedzinach techniki.

Dotyczy to zwłaszcza silników trójfazowych, charakteryzujących się prostą konstrukcją. Są nie tylko niedrogie, ale także bardziej niezawodne niż elektryczne. Nie wymagają prawie żadnej opieki. Przypisana im nazwa asynchroniczna wynika z asynchronicznego obrotu wirnika w takim silniku. Jeśli nie ma sieci trójfazowej, taki silnik można podłączyć do sieci prądu jednofazowego.

Stojan asynchronicznego silnika elektrycznego zawiera pakiet. Posiada lakierowane blachy elektrotechniczne o grubości 0,5 mm. Posiadają rowki, w których układa się uzwojenie. Trzy fazy uzwojenia są połączone ze sobą trójkątem lub gwiazdą, które są przesunięte w przestrzeni o 120 stopni.

Jeśli mówimy o wirniku silnika elektrycznego, w którym w rowkach znajdują się pierścienie ślizgowe, to odnotowuje się tu sytuację podobną do uzwojenia stojana. Ma to znaczenie, jeśli jest włączany przez gwiazdę lub początkowe końce faz są połączone trzema pierścieniami ślizgowymi zamocowanymi na wale. Gdy silnik pracuje, reostat można podłączyć do faz uzwojenia, aby kontrolować prędkość. Po pomyślnym przebiegu pierścienie ślizgowe ulegają zwarciu, dzięki czemu uzwojenie wirnika spełnia te same funkcje, co w przypadku zwartego produktu.

Nowoczesna klasyfikacja

Zgodnie z zasadą powstawania momentu obrotowego silniki elektryczne dzielą się na magnetoelektryczne i histerezę. Ostatnia grupa różni się tym, że moment obrotowy powstaje tutaj z powodu histerezy, gdy wirnik jest nadmiernie namagnesowany. Takie silniki nie są uważane za klasyczne i nie są tak powszechne w branży. Najbardziej rozpowszechnione są modyfikacje magnetoelektryczne, które dzielą się na dwie duże grupy w zależności od zużywanej energii. Są to silniki AC i DC. Dostępne są również modele uniwersalne, które są w stanie dostarczyć oba rodzaje prądu elektrycznego.

Kluczowe cechy

Słusznie byłoby nazywać te urządzenia elektrycznymi niefazowymi. Dzieje się tak, ponieważ fazy są tutaj przełączane bezpośrednio w silniku. Dzięki temu silnik jest zasilany zarówno prądem stałym, jak i przemiennym, z takim samym powodzeniem. Ta grupa jest podzielona według metody przełączania faz i obecności sprzężenia zwrotnego. Są zaworem i kolektorem.

Ze względu na rodzaj wzbudzenia silniki kolektorowe dzielą się na modele samowzbudne, silniki z niezależnym wzbudzeniem od magnesów trwałych oraz elektromagnesy. Z kolei pierwszy typ dzieli się na silniki o wzbudzeniu szeregowym, równoległym i mieszanym.

Produkty bezszczotkowe lub zaworowe są zasilane energią elektryczną. W nich przełączanie faz odbywa się za pomocą specjalnej jednostki elektrycznej zwanej falownikiem. Proces ten może być wyposażony w sprzężenie zwrotne, gdy czujnik położenia wirnika zostanie wprawiony w ruch lub bez sprzężenia zwrotnego. Takie urządzenie można faktycznie ustawić jako analog urządzenia asynchronicznego.

Jednostki prądu tętnienia

Taki silnik jest elektryczny i jest zasilany pulsującym prądem elektrycznym. Jego cechy konstrukcyjne są podobne do cech urządzeń prądu stałego. Jego konstruktywne różnice w stosunku do silnika o stałej wydajności polegają na obecności laminowanych wkładek do prostowania prądu przemiennego. Stosowany jest w lokomotywach elektrycznych ze specjalnymi instalacjami. Cechą charakterystyczną jest obecność uzwojenia kompensacyjnego oraz znaczna liczba par biegunów.

Modyfikacje AC

Silnik to urządzenie zasilane prądem przemiennym. Te agregaty są asynchroniczne i synchroniczne. Różnica polega na tym, że w maszynach indukcyjnych siła magnetomotoryczna stojana porusza się z prędkością obrotową wirnika. W sprzęcie asynchronicznym zawsze występuje różnica między prędkością obrotową pola magnetycznego a wirnika.

Synchroniczny silnik elektryczny zasilany jest prądem przemiennym. Wirnik obraca się tutaj zgodnie z ruchem pola magnetycznego napięcia zasilającego. Synchroniczne silniki elektryczne dzielimy na modyfikacje z uzwojeniami polowymi, z magnesami trwałymi, a także modyfikacje reaktywne, histerezy, stepping, hybrydowe reaktywne typy urządzeń.

Wyróżnia się również tzw. typ reaktywno-histerezy. Produkowane są również modele z jednostkami krokowymi. Tutaj określona pozycja wirnika jest ustalana poprzez zasilenie określonych stref uzwojenia. Przejście do innej pozycji uzyskuje się poprzez usunięcie napięcia z niektórych uzwojeń i przeniesienie go do innych obszarów. Modele reagujące na zawory w formie elektrycznej zasilanie uzwojeń za pomocą elementów półprzewodnikowych. Urządzenie asynchroniczne ma prędkość wirnika różną od częstotliwości wirującego pola magnetycznego. Jest tworzony przez napięcie zasilania. Takie modele są dziś najbardziej rozpowszechnione.

Uniwersalne wyposażenie kolektora

Taka jednostka może działać na prąd przemienny i stały. Wykonany jest z szeregowego uzwojenia wzbudzenia o mocy znamionowej do 200 watów. Stojan wykonany jest ze specjalnej stali elektrotechnicznej. Uzwojenie wzbudzenia odbywa się na stałym wskaźniku napięcia w całości i częściowo na wskaźniku zmiennym. Napięcie znamionowe dla przemiennego prądu elektrycznego wynosi 127 i 220 V, podobne wskaźniki dla stałego parametru to 110 i 220 V. Stosowane są w elektronarzędziach i sprzęcie AGD.

Sposób działania silnika elektrycznego zależy od tego, czy należy on do określonego rodzaju sprzętu. Modyfikacje prądu przemiennego przy zasilaniu z sieci przemysłowej 50 Hz nie dają częstotliwości obrotów większej niż 3000 obr/min. Dlatego do uzyskania znacznych częstotliwości stosuje się silnik kolektorowy typu elektrycznego. Jest również lżejszy i mniejszy niż VAR o podobnej mocy.

W związku z nimi stosowane są specjalne mechanizmy transmisyjne, które zamieniają parametry kinematyczne mechanizmu na dopuszczalne. W przypadku stosowania przetwornic częstotliwości oraz w obecności sieci wysokiej częstotliwości silniki prądu przemiennego są lżejsze i mniejsze niż produkty kolektora.

Zasób modeli asynchronicznych ze zmiennymi wskaźnikami jest znacznie większy niż modeli kolekcjonerskich. Decyduje o tym stan łożysk i właściwości izolacji uzwojenia.

Silnik synchroniczny, który ma czujnik położenia wirnika i falownik, jest uważany za elektroniczny odpowiednik szczotkowego silnika prądu stałego. W rzeczywistości jest to silnik kolektorowy z uzwojeniami stojana połączonymi szeregowo. Są idealnie zoptymalizowane do użytku z domowym zasilaniem. Taki model, niezależnie od biegunowości napięcia, może być obracany w jednym kierunku, ponieważ szeregowe połączenie uzwojeń i wirnika gwarantuje zmianę biegunów pola magnetycznego. W związku z tym wynik pozostaje w jednym kierunku.

Stojan z miękkiego materiału magnetycznego ma zastosowanie do pracy AC. Jest to możliwe, jeśli jego opór na odwrócenie magnetyzacji jest nieznaczny. Aby zmniejszyć straty na prądy wirowe, stojan wykonany jest z izolowanych płyt. Okazuje się, że jest złożony. Jego osobliwością jest to, że pobierany prąd jest ograniczony ze względu na indukcyjną rezystancję uzwojeń. W związku z tym szacuje się, że moment obrotowy silnika jest maksymalny i waha się od 3 do 5. Aby przybliżyć charakterystykę mechaniczną silników ogólnego przeznaczenia, stosuje się uzwojenia sekcyjne. Mają osobne wnioski.

Warto zauważyć, że niektóre rodzaje bakterii wykorzystują do poruszania się silnik elektryczny złożony z kilku cząsteczek białka. Jest w stanie przekształcić energię prądu elektrycznego w postaci ruchu protonów w obrocie wici.

Synchroniczny model ruchu posuwisto-zwrotnego działa w taki sposób, że ruchoma część urządzenia wyposażona jest w magnesy trwałe. Są przymocowane do zasłony. Za pomocą elementów nieruchomych magnesy trwałe znajdują się pod wpływem pola magnetycznego i poruszają prętem w ruchu posuwisto-zwrotnym.