Silnik prądu stałego lub prądu stałego przekształca energię elektryczną w energię mechaniczną. Jest to jeden z dwóch podstawowych typów silników: drugi typ to silnik prądu przemiennego lub AC. Wśród silników prądu stałego znajdują się silniki z uzwojeniem bocznikowym, szeregowym, mieszanym i z magnesami trwałymi.
Funkcjonować
Silnik prądu stałego składa się ze stojana, twornika, wirnika i komutatora ze szczotkami. Przeciwna polaryzacja pomiędzy dwoma polami magnetycznymi wewnątrz silnika powoduje jego obrót. Silniki prądu stałego są najprostszym typem silnika i są stosowane w urządzeniach gospodarstwa domowego, takich jak elektryczne maszynki do golenia, oraz w elektrycznych szybach w samochodach.
Podstawowa obsługa silnika prądu stałego
Silnik prądu stałego jest wyposażony w magnesy, magnesy trwałe lub uzwojenia elektromagnetyczne, które wytwarzają pole magnetyczne. Gdy prąd przepływa przez zworę, zwaną również cewką lub drutem, umieszczoną między północą a południem bieguny magnesu, pole generowane przez twornik oddziałuje z polem z magnesu i aplikuje moment obrotowy. W silniku prądu stałego magnes tworzy stojan, twornik jest umieszczony na wirniku, a komutator przełącza przepływ prądu z jednej cewki na drugą. Komutator łączy stacjonarne źródło zasilania z twornikiem za pomocą szczotek lub prętów przewodzących. Ponadto silniki prądu stałego pracują ze stałą prędkością przy stałym napięciu i nie ma poślizgu.
Typy silników prądu stałego
Cewki pola i twornik w silniku z uzwojeniem bocznikowym są połączone równolegle, co jest znane również jako formacja bocznikowa, powodując, że prąd pola jest proporcjonalny do obciążenia silnika.
W silnikach uzwojonych szeregowo cewki polowe i twornik są połączone szeregowo, a prąd przepływa tylko przez cewki polowe.
Silnik z uzwojeniem złożonym jest hybrydą obu typów z uzwojeniem bocznikowym i szeregowym i oferuje obie konfiguracje. Pole w silniku z magnesami trwałymi jest wytwarzane przez magnesy trwałe, jak pozwala na to nazwa.
Problem komutatora
Zadaniem komutatora jest przenoszenie prądu ze stacjonarnego punktu na obracający się wał. Szczotki, styki elektryczne na komutatorze, podłącz źródło zasilania do twornika. W pewnych momentach podczas obrotu silnika prądu stałego komutator musi odwrócić prąd. Może to prowadzić do skrócenia żywotności silnika z powodu zużycia wynikającego z tarcia i wyładowań łukowych.
Bezszczotkowe silniki prądu stałego
Bezszczotkowe silniki prądu stałego zmniejszają zużycie komutatora w konwencjonalnych silnikach prądu stałego. W tych typach magnes trwały znajduje się w wirniku, a cewki w stojanie. Uzwojenia cewki wytwarzają wirujące pole magnetyczne, ponieważ są od siebie oddzielone elektrycznie, co umożliwia ich włączanie i wyłączanie. Komutator w tym silniku nie przewodzi prądu do wirnika. Zamiast tego pole magnesów trwałych wirnika goni za wirującym polem stojana, tworząc pole wirnika. Innym kluczowym elementem bezszczotkowego silnika prądu stałego jest użycie obwodów elektronicznych i czujników z komutatorem do wzbudzenia silnika w celu wytworzenia momentu obrotowego.