Silnik prądu stałego lub prądu stałego przekształca energię elektryczną w energię mechaniczną. Jest to jeden z dwóch podstawowych typów silników: drugim typem jest silnik prądu przemiennego lub silnik prądu przemiennego. Wśród silników prądu stałego znajdują się silniki z uzwojeniem bocznikowym, uzwojeniem szeregowym, uzwojonym i z magnesem trwałym.
Funkcjonować
Silnik prądu stałego składa się ze stojana, zwory, wirnika i komutatora ze szczotkami. Przeciwna biegunowość między dwoma polami magnetycznymi wewnątrz silnika powoduje jego obrót. Silniki prądu stałego są najprostszym rodzajem silnika i są używane w urządzeniach gospodarstwa domowego, takich jak elektryczne maszynki do golenia, oraz w szybach elektrycznych w samochodach.
Podstawowe działanie silnika prądu stałego
Silnik prądu stałego jest wyposażony w magnesy, magnesy trwałe lub uzwojenia elektromagnetyczne, które wytwarzają pole magnetyczne. Kiedy prąd przepływa przez zworę, zwaną także cewką lub drutem, umieszczoną między biegunem północnym i południowym magnesu, pole wytwarzane przez zworę oddziałuje z polem z magnesu i przykłada moment obrotowy. W silniku prądu stałego magnes tworzy stojan, zworę umieszcza się na wirniku, a komutator przełącza przepływ prądu z jednej cewki na drugą. Komutator łączy stacjonarne źródło zasilania ze zworą za pomocą szczotek lub prętów przewodzących. Ponadto silniki prądu stałego pracują ze stałą prędkością dla stałego napięcia i nie ma poślizgu.
Rodzaje silników prądu stałego
Cewki polowe i zwora w silniku z uzwojeniem bocznym są połączone równolegle, zwane również tworzeniem się bocznika, powodując, że prąd pola jest proporcjonalny do obciążenia silnika.
W silnikach uzwojonych szeregowo cewki polowe i zwora są połączone szeregowo, a prąd przepływa tylko przez cewki polowe.
Silnik z uzwojonym uzwojeniem jest hybrydowy zarówno z uzwojeniem bocznikowym, jak i uzwojonym szeregowo i posiada obie konfiguracje. Pole w silniku z magnesem trwałym jest wytwarzane przez magnesy trwałe, jak pozwala na to nazwa.
Problem z komutatorem
Funkcją komutatora jest przenoszenie prądu z punktu stacjonarnego na obracający się wał. Szczotki, styki elektryczne w komutatorze, podłącz źródło zasilania do zwory. W pewnych momentach podczas obracania się 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 stały znajduje się w wirniku, a cewki znajdują się w stojanie. Uzwojenia cewki wytwarzają wirujące pole magnetyczne, ponieważ są elektrycznie oddzielone od siebie, co umożliwia ich włączanie i wyłączanie. Komutator w tym silniku nie przenosi prądu do wirnika. Zamiast tego pole magnesu stałego wirnika goni obracające się pole stojana, tworząc pole wirnika. Innym kluczowym elementem bezszczotkowego silnika prądu stałego jest zastosowanie obwodów elektronicznych i czujników z komutatorem w celu wzbudzenia silnika w celu wytworzenia momentu obrotowego.
