działają silniki elektryczne
Silniki elektryczne przekształcają energię elektryczną w energię mechaniczną poprzez oddziaływanie pola magnetycznego i prądu elektrycznego w uzwojeniach drutu. Powstała siła na wale silnika powoduje ruch obrotowy. Silniki są zasilane ze źródeł prądu stałego (DC), takich jak akumulatory lub prostowniki, lub ze źródeł prądu przemiennego (AC), takich jak sieć energetyczna lub falowniki. Większość silników przemysłowych działa ze źródeł prądu przemiennego.
W silnikach prądu stałego szczotki i komutator zmieniają kierunek prądu płynącego przez uzwojenia drutu wirnika z każdym półobrotem wału. Uzwojenia wirnika wytwarzają tymczasowe pole elektromagnetyczne, które oddziałuje ze stałym polem magnetycznym wytwarzanym przez stojan. Uzwojenia wirnika są połączone z komutatorem sekcjami, tak że każda sekcja komutatora naprzemiennie odwraca przepływ prądu przez cewki wirnika. Cewki wirnika wytwarzają siłę Lorentza działającą na magnes polowy, a komutator przełącza prąd między nimi, powodując obrót wirnika.
Wirnik jest cylindrem z drutu nawiniętego wokół miękkiego, laminowanego żelaza, ferromagnetycznego rdzenia. Kiedy jest zasilany prądem stałym, powstałe pole magnetyczne indukuje strumień magnetyczny w rdzeniu, który wywiera moment obrotowy na wał. Wirnik ma również połączenia z izolowanymi pierścieniami przewodzącymi na wale. Szczotki węglowe łączą wirnik z zewnętrznymi obwodami elektrycznymi.
Jak działają silniki elektryczne
Prosty silnik prądu stałego, taki jak pokazana tutaj zabawka, ma szczelinę powietrzną między wirnikiem a stojanem. Szerokość tej szczeliny wpływa na wydajność silnika i jest ważnym czynnikiem podczas projektowania komercyjnego silnika elektrycznego. Im szersza szczelina, tym większy opór obrotowy ma silnik; w przeciwieństwie do tego, wąska szczelina ma większą wydajność magnetyczną, ale może w ogóle nie pozwalać na obracanie się wirnika.
Szczelina między wirnikiem a stojanem jest również odpowiedzialna za wytwarzanie momentu obrotowego, ale musi być wystarczająco duża, aby umożliwić przepływ prądu przez oba. Silnik elektryczny, który nie wytwarza wystarczającego momentu obrotowego, jest zawodny i ma niską wydajność.
Jednofazowe silniki elektryczne zasilane są z jednego źródła napięcia przemiennego. Wykorzystują dwa rodzaje przewodów i mogą być zasilane mocą do 3kW.
Trójfazowe silniki indukcyjne mają trzy oddzielne cewki w wirniku, z których każda dostarcza równy i przeciwny prąd do drugiej. Powstałe trójfazowe pole magnetyczne oddziałuje ze stałymi polami magnetycznymi w stojanie, generując prąd przemienny, który powoduje obrót wirnika, a ruch obrotowy wirnika zapewnia energię mechaniczną do zasilania narzędzi i urządzeń.