1. Budowa i zasada działania: Silnik elektryczny trójfazowy, klatkowy, asynchroniczny jest maszyną elektryczną zamieniająca energię elektryczną w energię mechaniczną. Składa się z dwóch zasadniczych części: ruchomej – wirnika wykonanego z blach elektrotechnicznych w formie walca ze żłobkami wypełnionymi aluminiowymi lub W Volkswagenie ID.3 na jeden moduł akumulatora składają się 24 takie ogniwa. Do 12 modułów tworzy pakiet akumulatora elektrycznego Volkswagena. Możliwe jest zastosowanie mniejszej lub większej liczby modułów – w ten sposób ustalana jest pojemność akumulatora. Budowa akumulatora auta elektrycznego. Działanie silnika bezszczotkowego opiera się na podobnych zasadach, jak działanie silnika komutatorowego prądu stałego, jednak jego budowa jest odmienna. Zasada działania komutatorowego silnika prądu stałego. Strumień w silniku komutatorowym prądu stałego wytwarzany jest przez uzwojenie wzbudzenia, które znajduje się w stojanie. Budowa. W instalacjach elektrycznych stosuje się obecnie wyłączniki instalacyjne płaskie mocowane na wsporniku DIN TH35, o znormalizowanej szerokości jednego bieguna 17,7 mm dla wykonań standardowych, oraz 27 mm (1,5 modułu) dla wykonań przemysłowych (prądy znamionowe do 200 A i prądy zwarciowe do 25 kA). Występują w odmianach 1 (Budowa i działanie silnika 2 - podaje definicje silnika elektrycznego; - wie po co steruje się prędkością obrotowa silniczka - wymienia elementy budowy silnika elektrycznego; - wie w jaki sposób steruje się prędkością obrotowa silniczka - rozróżnia materiały konstrukcyjne, z których wykonane są części silnika elektrycznego; W przypadku hybryd to silnik spalinowy i elektryczny. Z tym, że to dwie zupełnie inne jednostki napędowe. Silnik benzynowy osiąga maksymalną moc przy 5000 obr./min, a silnik elektryczny przy 3000 obr./min. W praktyce oznacza to, że silnik elektryczny generuje swoje maksimum w niskich i średnich prędkościach obrotowych, a silnik . 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 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. Silniki elektryczne to pojęcie bardzo szerokie. Różnić się mogą nie tylko budową, ale i zastosowaniem. Cechą wspólną, która łączy te różne rodzaje jednostek jest jednak ich zasada działania. Wszystkie silniki elektryczne są bowiem tak konstruowane, aby przy użyciu pola magnetycznego były w stanie wprawić w ruch wał danej maszyny. Czyli - zamienić energię elektryczną na mechaniczną. Jakie może być zastosowanie silnika elektrycznego? Czym różnią się poszczególne rodzaje tych jednostek? Więcej na ten temat w tym artykule! Budowa silnika Jak zbudowane są te jednostki? Wszystkie silniki elektryczne mają następujące elementy: Wirnik Magnesy Szczotki Komutatory Jaka jest rola tych części? Wirnik to element, który zaczyna się obracać, dzięki temu, że umieszczone na nim uzwojenia znajdują się w polu magnetycznym. Z kolei magnesy są odpowiedzialne za wytworzenie pola magnetycznego, które z kolei porusza wirnik. Dzięki komutatorom możliwe jest sterowanie kierunkiem prądu w całym układzie. Gdyby nie one, wirnik nie byłby w stanie poprawnie poruszać się. Z kolei szczotki dostarczają prąd do samego silnika. Rodzaje silników elektrycznych Jakie typy silników elektrycznych znajdziemy na rynku? Poniżej wymieniamy ich główne rodzaje: Silnik jednofazowy Silnik trójfazowy Silnik jednobiegowy Silnik wielobiegowy Silnik z hamulcem W kolejnych akapitach piszemy o tym, jak są zbudowane różne typy silników elektrycznych oraz ich ewentualne zastosowanie. Dowiedz się więcej o silnikach elektrycznych: Silnik jednofazowy Co właściwie oznacza pojęcie silnika jednofazowego? Krótko mówiąc, chodzi o zasilanie z jednofazowej sieci prądu przemiennego. Budowa takiego silnika oparta jest o dwa uzwojenia - jedno główne, a drugie pomocnicze. Silniki jednofazowe mogą być stosowane w wielu rozwiązaniach z zakresu automatyki. Znaleźć je można również w różnych sprzętach gospodarstwa domowego, ale także urządzeniach rolniczych. Tego rodzaju jednostki stosowane są głównie tam, gdzie zapotrzebowanie na energię jest stosunkowo niewielkie. Co ważne, silnik jednofazowy umożliwia stałą i efektywną pracę, bez niepotrzebnych przerw. Świetnie sprawdzi się wszędzie tam, gdzie sama jednostka nie jest poddawana żadnym, dodatkowym obciążeniom. Silnik trójfazowy Silnik trójfazowy to jednostka do zastosowania wszędzie tam, gdzie zapotrzebowanie na moc jest znacznie większe niż w przypadku silników jednofazowych. Dzięki wyższym parametrom niż te, które mają silniki jednofazowe, jednostki trójfazowe zapewniają znacznie większą odporność na obciążenia - zarówno te stałe, jak i chwilowe. Silnik wielobiegowy Silniki wielobiegowe zaprojektowane są z myślą o zastosowaniach wymagających skokowych zmian prędkości. W tego rodzaju jednostkach możliwa jest praca przy co najmniej dwóch prędkościach. Staje się to możliwe dzięki zmianie liczby biegunów magnetycznych. Gdzie stosowane są silniki wielobiegowe? Jednym z najlepszych przykładów są choćby obrabiarki. Silniki z hamulcem W jakich sytuacjach stosowane są silniki elektryczne z hamulcem? To rozwiązanie, które zaprojektowane zostało z myślą o układach, w których jest zapotrzebowanie na zatrzymanie urządzenia. Tam, gdzie priorytetem jest możliwość szybkiego zatrzymania pracy maszyny, sprawdzą się wręcz idealnie. Jak działają silniki z hamulcem? To jednostki elektryczne, które posiadają specjalny hamulec elektromagnetyczny. Takie rozwiązanie umożliwia uzyskanie samohamowności układu - zarówno statycznej, jak i dynamicznej. Dostępne są silniki z hamulcem prądu stałego, jak i przemiennego. W jakich urządzeniach znajdziemy silniki z hamulcem? W przypadku prądu przemiennego, hamulce stosowane są w urządzeniach, gdzie częstotliwość łączeń to co najmniej 8000 na godzinę - wielkośc mechaniczna od 90 do 160 mm. Z kolei hamulce prądu stałego stosuje się raczej do mniejszych urządzeń - wielkość mechaniczna do 80 mm. Wśród silników elektrycznych najbardziej rozpowszechnione są te, w których zachodzi przemiana energii prądu na energię kinetyczną ruchu obrotowego. Znamy je z wielu urządzeń, choćby tych codziennego użytku. Są też jednak silniki mniej znane, ale również ważne i bardzo interesujące, w których energia prądu zmieniana jest na energię kinetyczną ruchu postępowego. Tym właśnie silnikom, nazywanym liniowymi, poświęcimy nieco uwagi. Rys. 1. Budowa najprostszego liniowego silnika elektrycznego: 1 - bateria alkaliczna typu "paluszek";2, 3 - walcowe magnesy neodymowe; 4 - spirala z miedzianego drutu bez izolacji; 5 - linijka lub listewka; N, S - bieguny magnesów. Charakterystyczną cechą liniowych silników elektrycznych jest to, że zamiana energii prądu na energię kinetyczną ruchu postępowego zachodzi bez jakichkolwiek pośredniczących elementów mechanicznych, takich jak koła zębate, zębatki czy mechanizmy korbowe. Dzięki temu silniki te mają bardzo prostą konstrukcję i wyróżniają się dużą niezawodnością. Dlatego też, do przeprowadzenia opisanych dalej doświadczeń będziemy potrzebowali niewiele materiałów i narzędzi. Wystarczy kilka magnesów neodymowych, w kształcie walca, pokrytych ochronną warstwą niklu, kilkanaście metrów miedzianego drutu, okrągłe baterie alkaliczne (typu "paluszek") i kawałki prętów z materiału izolacyjnego. Najprostszy liniowy silnik elektryczny W celu zbudowania silnika, na okrągłym pręcie o większej średnicy o 1-2 mm niż średnica magnesów neodymowych nawijamy od kilkudziesięciu do kilkuset zwojów miedzianego drutu o średnicy 0,5-1 mm bez izolacji. Zwoje muszą być nawijane równo jeden obok drugiego - nie mogą się krzyżować. Najłatwiej zastosować drut pokryty cienką warstwą srebra, używany do połączeń w układach elektronicznych, czyli srebrzankę. Jeżeli takiej nie mamy, to z drutu izolowanego usuwamy emalię za pomocą papieru ściernego. Dla ułatwienia można wcześniej ogrzać drut do czerwoności w płomieniu palnika lub kuchenki gazowej. Rys. 2. Sposób wytwarzania pola magnetycznegoprzez odcinek spirali w najprostszym liniowym silnikuelektrycznym: I - natężenie prądu; v - prędkość;cyfry 1-4 oznaczają takie same elementy, jak na rys. 1. Nawinięty drut zsuwamy z pręta, otrzymując spiralę o lekko rozsuniętych zwojach, które nie mogą dotykać do siebie (rys. 1). Spiralę można przykleić od dołu kawałkami taśmy samoprzylepnej do linijki lub listewki. Do końców okrągłej baterii przykładamy po jednym magnesie neodymowym w kształcie walca. Średnica magnesów musi być o 1-2 mm większa, niż średnica baterii i muszą być one zwrócone do baterii biegunami jednoimiennymi. Z magnesami neodymowymi, które są bardzo silne, należy obchodzić się ostrożnie, ponieważ mogą boleśnie ścisnąć skórę palców lub ulec pęknięciu po uderzeniu o siebie. Gotowy silnik przedstawia fot. 1. Żeby go uruchomić, wsuwamy całkowicie baterię z magnesami do spirali (magnesy i baterię będziemy dalej dla ułatwienia nazywali wózkiem). Zauważymy wówczas, że wózek zostanie albo wypchnięty ze spirali, albo wciągnięty i ... wyjedzie z niej drugim końcem. Gdyby wózek był wypychany, należy go odwrócić i wsunąć do spirali drugim końcem. Fot. 1. Przykład wykonania najprostszego, liniowego silnika elektrycznego. Dlaczego to działa? Wyjaśnimy teraz, dlaczego nasz niezwykle prosty silnik zachowuje się w taki zadziwiający sposób? Popatrzmy na rys. 2. Po wsunięciu wózka do spirali, prąd elektryczny płynie od dodatniego bieguna baterii przez przyłożony do niego magnes (a właściwie jego niklową powłokę), zwoje spirali zawarte między magnesami do drugiego magnesu - przyłożonego do bieguna ujemnego. Fragment spirali między magnesami staje się solenoidem, przez który płynie prąd. Solenoid ten ma dwa bieguny magnetyczne, które oddziałują z biegunami magnesów neodymowych. Co prawda, mamy tu dość skomplikowany układ w sumie sześciu biegunów, między którymi zachodzi zarówno przyciąganie, jak i odpychanie, decydujące znaczenie ma jednak oddziaływanie najbliższych biegunów solenoidu i magnesów, dla których siły mają największą wartość (rys. 3). W wyniku tego na wózek działa siła wypadkowa, powodująca jego przesuwanie. Rys. 3. Układ sił działających na "wózek" liniowegosilnika elektrycznego: Fp3,4, Fp2,4 - siłyprzyciągania, odpowiednio, magnesów 2 i 3 orazodcinka spirali 4; Fo3,4, Fo2,4 - siły odpychania,odpowiednio, magnesów 2 i 3 oraz odcinka spirali 4; Fw - siła wypadkowa; N, S - bieguny magnesów; v - prędkość. Dociekliwy Czytelnik pewnie zauważy, że magnesy oddziałują również wzajemnie i powinny się odpychać, ponieważ zwrócone są do siebie biegunami jednoimiennym. To prawda, ale siły oddziaływania magnesów ze sobą są siłami wewnętrznymi wózka i nie mogą wprawić go w ruch. Powodują jedynie ściskanie baterii. Ponadto, bieguny magnesów indukują w stalowej osłonie baterii bieguny różnoimienne (na rys. 2 są to bieguny S) i można powiedzieć, że dzięki temu pary biegunów S-N znajdujące się blisko siebie ulegają "neutralizacji". Gdyby bateria była zbyt krótka, albo nie miała stalowej osłony, wówczas wózek rozleciałby się z powodu odpychania magnesów. Ponieważ siły wewnętrzne nie mogą spowodować ruchu wózka, to na rys. 3 zostały one dla uproszczenia pominięte. Działanie silnika można też wyjaśnić, zakładając, że linie pola magnetycznego w otoczeniu magnesów są zakrzywione. W wyniku tego istnieje składowa wektora indukcji pola magnetycznego prostopadła do zwojów spirali, w których płynie prąd elektryczny (rys. 4). Zgodnie ze znanymi regułami, np. regułą trzech palców lewej dłoni, na zwoje działa siła elektrodynamiczna, skierowana wzdłuż osi spirali. Dąży ona do przesunięcia spirali, ale jest to niemożliwe, ponieważ spirala opiera się o stół. W tej sytuacji, zgodnie z trzecią zasadą dynamiki, spirala działa na wózek siłą reakcji, zwróconą w przeciwną stronę i powoduje jego przesuwanie. Po przesunięciu się wózka magnesy załączają kolejne zwoje spirali. Zwoje te stają się kolejnym solenoidem, dla którego powtarza się opisana sytuacja, aż do momentu, gdy wózek "dojedzie" do końca spirali i jeden magnes się z niej wysunie. Liniowy silnik na dwóch spiralach Rys. 4. Alternatywny sposób wyjaśnienia zasady działania liniowego silnika elektrycznego: N, S - bieguny magnesów; B - indukcja pola magnetycznego;I - natężenie prądu;F - siła elektrodynamiczna działająca na spiralę; Fr - siła reakcji działająca na wózek; v - prędkość. Najprostszy silnik liniowy z wózkiem poruszającym się wewnątrz spirali nie zawsze jest najbardziej użyteczny. Wózek może czasem zablokować się wewnątrz spirali - szczególnie, gdy zwoje nie są równo nawinięte, albo odstępy miedzy nimi pozostają zbyt duże. Wtedy należy jak najszybciej wypchnąć wózek nieferromagnetycznym pręcikiem, ponieważ zablokowanie spowoduje szybkie rozładowanie baterii i jej nagrzanie. Niezależnie od tego do pewnych zastosowań potrzebne są wózki poruszające się po torze, a nie w tunelu. Dlatego teraz zbudujemy silnik liniowy na dwóch spiralach (rys. 5). W tym celu na dwóch prętach lub rurkach z materiału izolacyjnego, np. z plastiku o średnicy ok. 15 mm i długości kilkudziesięciu cm, nawijamy spirale, układając zwoje równo jeden przy drugim. Tym razem użyjemy drutu w emalii o średnicy 0,5-1 mm. Drut należy zabezpieczyć przed odwinięciem się, np. przez przyklejenie jego początku i końca taśmą klejącą do pręta. Po nawinięciu spiral usuwamy emalię z ich zewnętrznych powierzchni przez potarcie drobnoziarnistym papierem ściernym (rys. 6). Obie spirale umieszczamy równolegle do siebie w odległości 1-2 mm. Można to zrobić za pomocą łączników przykręconych do końców prętów. W najprostszym przypadku wystarczy taśma izolacyjna, którą owiniemy kilka razy pręty na końcach - najpierw każdy osobno, a potem po złożeniu ich razem. Rys. 5. Budowa liniowego silnika elektrycznego z dwiema spiralami: 1 - bateria alkaliczna typu "paluszek"; 2, 3 - walcowe magnesy neodymowe;4, 5 - spirale z miedzianego drutu w emalii usuniętej na zewnątrz; 6, 7 - pręty izolacyjne; 8 - łącznik. Gdy na spiralach położymy wózek, taki sam jak poprzednio, zauważymy jego przesuwanie się (fot. 2). Jeżeli spirale zostały nawinięte równo, to możemy też stwierdzić, że podczas przesuwania się wózek obróci się wzdłuż kierunku ruchu. Jest to wynikiem działania na magnesy składowej stycznej siły elektrodynamicznej. Siła ta jest spowodowana tym, że drut ma pewną grubość i przez to zwoje nie są dokładnie prostopadłe do osi magnesów. Czytelnik - zmieniając rys. 4 tak, żeby zwój, w którym płynie prąd o natężeniu I, był ustawiony ukośnie, i stosując regułę lewej dłoni - może pokazać, że rzeczywiście pojawi się taka siła. Zastosowania liniowych silników elektrycznych Liniowe silniki elektryczne, których najprostsze przykłady mogliśmy przetestować w naszych kilku doświadczeniach, spotykamy w wielu urządzeniach. Wykorzystuje się je tam, gdzie potrzebny jest ruch postępowy. Przykładami dziedzin techniki, w których liniowe silniki elektryczne znalazły zastosowanie są więc transport, przemysł obrabiarkowy czy mechatronika, integrująca w jednym urządzeniu podzespoły mechaniczne, elektryczne i elektroniczne, czasem i optyczne, np. w skanerach czy kserokopiarkach. Rys. 6. Sposób usunięcia emalii ze spirali, pokazany w przekroju: 1 - drut miedziany; 2 - emalia; 3 - pręt izolacyjny. Istotną, wspominaną na początku, zaletą tych silników jest to, że nie zawierają one dodatkowych elementów, np. kół zębatych, prowadnic, zębatek czy mechanizmów korbowych, służących do zamiany ruchu obrotowego na ruch postępowy, które to elementy szybko się zużywają. Powoduje to uproszczenie ich konstrukcji i zwiększenie niezawodności. Ważną zaletą jest też zasilanie energią elektryczną, którą można łatwiej doprowadzić przy pomocy kabli niż olej pod wysokim ciśnieniem, służący do uruchomiania siłowników hydraulicznych, również spełniających rolę silników liniowych, np. w maszynach do prac ziemnych. Wysokociśnieniowe węże doprowadzające tę ciecz powinny być szczelne i mieć dużą wytrzymałość, a ze spełnieniem tych wymagań, jak wiadomo, bywają kłopoty. Stąd też żartobliwe sformułowanie jednego z praw Murphy'ego, zgodnie z którym "wszystkie szczelne połączenia wcześniej czy później zaczynają przeciekać". Bardzo obiecującą i intensywnie rozwijaną dziedziną zastosowań liniowych silników elektrycznych są koleje dużych prędkości. Unoszą się one nad torowiskiem dzięki lewitacji magnetycznej, co w istotny sposób zmniejsza ich opory ruchu. Eksperymentalne konstrukcje tych pojazdów, znane jako MAGLEV-y (skrót od magnetic levitation), zbudowane w Japonii i Chinach, osiągają prędkości ok. 600 km/godz. Fot. 2. Przykład wykonania liniowego silnika elektrycznego z dwiema spiralami. Silnik elektryczny jest elementem doskonale znanym każdemu. To właśnie dzięki niemu możliwe jest przekształcenie energii elektrycznej w mechaniczną, co wykorzystywane jest w wielu maszynach, urządzeniach i pojazdach. Działanie tych elementów w głównej mierze opiera się na interakcji między silnikiem w polu magnetycznymi uzwojeniem prądu do generowania siły w postaci obrotu. Mogą być one klasyfikowane wedle kilku względów, takich jak źródło zasilania, budowa wewnętrzna, aplikacja oraz rodzaj ruchu wyjściowego. Różnice pomiędzy silnikiem elektrycznym, a spalinowym Do najpopularniejszych rodzajów silników w obecnych czasach możemy z pewnością zaliczyć silnik elektryczny oraz spalinowy. Oba różnią się od siebie znacząco, głównie mocą oraz momentem obrotowym. W przypadku silnika spalinowego oba te elementy uzależnione są od prędkości obrotowej. Z kolei silnik elektryczny maksymalny moment obrotowy może osiągnąć już na starcie. To właśnie ta cecha sprawia, że pojazd z napędem elektrycznym ma znacznie lepszą dynamikę oraz przyspieszenie od modelów spalinowych. Również zasada zmiany pierwotnej energii na wykonanie ruchu mechanicznego jest odmienna w obu przypadkach. Silnik spalinowy, jak każdy z nas doskonale wie, potrzebuje paliwa, w czasie przemiany chemicznej i termodynamicznej. Z kolei w przypadku silnika elektrycznego dochodzi do przepływu prądu, podczas której wykorzystywane są przemiany elektro- oraz magnetodynamiczne. Ponadto silnik spalinowy wyposażony jest w znacznie większą liczbę elementów składniowych takich jak cylindry, tłoki, zawory, wał korbowy oraz wiele wiele innych. W przypadku silnika elektrycznego są to jedynie stojan i wirnik. Zużycie energii w pojazdach wykorzystujących działanie silnika elektrycznego podawane jest w kilowatogodzinach na 100 kilometrów jazdy. Ponadto wyświetlana jest również informacja o ilości energii odzyskiwanej i gromadzonej z powrotem w akumulatorze. Silnik elektryczny wiąże się ze znacznie większą wygodą. Jak wiemy w przypadku silnika spalinowego konieczna jest regularna wymiana oleju, filtra paliwa oraz filtra powietrza. Jako, że ruchoma część silnika elektrycznego składa się jedynie z wirnika, nie jest konieczna częsta ingerencja czy też kontrola jego stanu. To właśnie sprawia, że coraz więcej osób decyduje się na inwestycję w pojazdy z silnikiem elektrycznym. Przeskocz do treści Silnik elektryczny to urządzenie zamieniające energię elektryczną na mechaniczną. Szczoteczka elektryczna, kosiarka do trawy czy samochód elektryczny posiadają silniki elektryczne. Prądnica np. dynamo w rowerze zamienia energię mechaniczną na elektryczną. Z tego artykułu dowiesz się jak zbudowany jest i jak działa silnik prądu stałego oraz prądnica. 1. Silnik prądu stałego Silnik elektryczny prądu stałego zamienia energię elektryczną na mechaniczną i jest jednym z powszechnych zastosowań magnesów i elektromagnesów. Zasada działania silnika prądu stałego opiera się na wykorzystaniu pola magnetycznego do obrotu elementu silnika zwanego wirnikiem. Prosty silnik elektryczny składa się z: Stojanu z magnesem lub elektromagnesem, który wytwarza pole magnetyczneWirnika (ramki z przewodnikiem prądu) – elementu, który się obraca i napędza urządzenie wykorzystujące energię mechanicznąSzczotek, do których podłączony jest prąd zasilający silnikKomutatora, który zmienia kierunek prądu w ramce Jak działa silnik elektryczny? W skrócie, wykorzystuje pole magnetyczne aby obracać wirnikiem, przez który przepływa prąd elektryczny: Dwa magnesy różnoimienne stojanu wytwarzają pole magnetyczneW polu tym umieszczony jest wirnik, przez który przepływa prąd elektrycznyPole magnetyczne działa na podłączony do prądu wirnik parą sił, która powoduje obrót wirnika (para sił a nie pojedyncza siła ponieważ mamy dwa magnesy)Gdyby nie komutator wirnik obróciłby się do momentu uzyskania równowagi. Komutator zmieniając kierunek prądu w ramce powoduje ciągły obrót wirnika. Silnik prądu przemiennego nie wymaga komutatora bo prąd przemienny sam okresowo zmienia swój kierunek przepływu. Prądnica zamienia energię mechaniczną na elektryczną. Przykładem prądnicy jest dynamo roweru, które podczas jazdy zasila oświetlenie roweru. Prądnica jest zbudowana dokładnie tak jak silnik elektryczny a jej działanie jest odwrotne do silnika elektrycznego. Zewnętrzna siła wykonując pracę w polu magnetycznym powoduje przepływ prądu w prądnicy.

budowa i działanie silnika elektrycznego