Typy silników elektrycznych

Silnik elektryczny stanowi napęd dla większości urządzeń i maszyn. Dlatego też zastanawiając się, co to jest silnik elektryczny, warto przyjrzeć się otaczającym nas urządzeniom w gospodarstwie domowym. Jego obecność w niektórych sprzętach może być sporym zaskoczeniem! Wynikać to może z powszechnego wyobrażenia, wedle którego silnik jest dużym, ciężkim i nierzadko głośnym urządzeniem, napędzającym naprawdę skomplikowane układy.

Czym zatem tak naprawdę jest silnik elektryczny?

Mówiąc najprościej, jest to urządzenie, które zamienia energię elektryczną w mechaniczną. Jego wynalezienie w XIX wieku było jednym z kroków milowych rozwoju światowej gospodarki i przyczyniło się do opatentowania wielu bardziej skomplikowanych i ważnych, nawet dziś, urządzeń. Sprawdźmy zatem, jak dokładnie wygląda budowa silnika elektrycznego, jakie wyróżniamy jego rodzaje i gdzie współcześnie znajduje zastosowanie.

Wynalazca(y) silnika elektrycznego

Mówiąc o wielkich wynalazkach technicznych, bardzo ciekawa bywa historia ich powstania oraz informacje na temat wynalazcy, a czasem… wynalazców. W przypadku silnika elektrycznego wszystko zaczęło się od doświadczeń, jakie prowadził Michael Faraday. Był on angielskim fizykiem i chemikiem. Skonstruował urządzenie, które zamieniało energię elektryczną na mechaniczną. Natomiast pierwszy prototyp silnika elektrycznego, przy wykorzystaniu doświadczeń Faradaya, stworzył Peter Barlow. Było to w 1822 roku, a więc prawie 200 lat temu!

Swój model nazwał Kołem Barlowa. Pierwszy pracujący silnik elektryczny wyposażony w elektromagnes skonstruował Thomas Davenport w 1837 roku (był on używany wtedy do wiertarki i tokarki), natomiast twórcą silnika elektrycznego prądu stałego, zasilanego ogniwem galwanicznym, był rosyjski naukowiec – Moritz H. Jacobi. Z kolei pierwszy miniaturowy silnik elektryczny skonstruował Thomas Alva Edison – było to w 1880 roku.

Z czego składa się każdy silnik elektryczny?

Wbrew pozorom, silnik elektryczny to stosunkowo prosta konstrukcja. W jego skład wchodzi między innymi wirnik (ramka), który jest wprawiany w ruch przez dostarczenie prądu. W budowie silnika wyróżniamy również szczotki dostarczające prąd. Kolejnymi elementami są komutatory, służące do zmiany kierunku prądu. W skład silnika wchodzą  też magnesy, wytwarzające pole magnetyczne – to dzięki nim ramka wprawiana jest w ruch. Poza podstawowymi elementami, każdy silnik ma także charakterystyczne dla swojego rodzaju składowe. Pewne elementy budowy mogą różnić się w zależności od typu jednostki napędowej. Przykładowo silnik tarczowy ma wirnik w kształcie tarczy.

Rodzaje silników elektrycznych

Silniki elektryczne możemy podzielić ze względu na kilka głównych kryteriów. Warto je poznać – nie tylko wówczas, gdy jesteśmy zapalonymi majsterkowiczami.

Sposób zasilania

Podział silników elektrycznych ze względu na sposób zasilania uwzględnia silniki zasilane prądem stałym, przemiennym oraz uniwersalne. Do pierwszej z grup należą silniki prądu stałego, wyposażone w magnesy trwałe oraz silnik obcowzbudny. Zaliczamy tu także silnik typu szeregowego i bocznikowy. Silniki o zasilaniu prądem przemiennym dzielimy na jednofazowe (szeregowe i klatkowe), trójfazowe (pierścieniowe, liniowe i klatkowe) oraz z zasilaniem dwustronnym (synchroniczne i asynchroniczne-synchronizowane). Poza wyżej wymienionymi typami istnieją też silniki uniwersalne. Znajdują one szerokie zastosowanie w sprzęcie używanym w gospodarstwie domowym.

Zasada działania

Silniki elektryczne można też podzielić w oparciu o samą zasadę działania – wówczas wyróżnia silniki synchroniczne, indukcyjne i komutatorowe.

Budowa wirnika

Jeśli chodzi o podział ze względu na budowę wirnika, to wyróżniamy silniki pierścieniowe i klatkowe.

Zastosowanie silników elektrycznych

Każdy silnik elektryczny ma ściśle określone zastosowanie, w zależności od prezentowanych parametrów. Silniki elektryczne znajdują się w wielu sprzętach codziennego użytku. Są częścią artykułów gospodarstwa domowego, używane są w nowoczesnych samochodach z napędem elektrycznym, a nawet w ruchomych schodach. Stosowane są także w przemyśle i w urządzeniach produkcyjnych. Znajdziemy je we frezarkach, tokarkach i szlifierkach. Służą również do poruszania linii produkcyjnych.

Wykorzystywane są też w hutach do transportu bloków stalowych. Znajdują się w urządzeniach RTV, wentylatorach i pompach. Pojazdami wykorzystującymi silnik elektryczny, poza samochodami, są również pociągi, tramwaje, trolejbusy i skutery. Jest to bardzo korzystne dla środowiska rozwiązanie, gdyż przy użytkowaniu nie wydziela się szkodliwy dwutlenek węgla. Natomiast silniki elektryczne w formie miniaturowej znajdują się chociażby w… elektrycznych szczoteczkach do zębów. Jak więc widać, bez tych urządzeń nie byłoby możliwe funkcjonowanie w dzisiejszym świecie.

Jak wybrać, gdy potrzeba silnika o specjalnych właściwościach?

Nie ma wątpliwości, że silniki elektryczne stanowią podstawowy element składowy wielu urządzeń. W sprzedaży można znaleźć silniki uniwersalne, które nadają się do wykorzystania w wielu różnorodnych sprzętach. Jednakże niektórzy renomowani producenci, tacy jak Elmetor, oferują również specjalne silniki, dostosowane do specyficznych potrzeb klienta. Firma ta proponuje m.in. niestandardowe napięcie lub częstotliwość zasilania silnika elektrycznego i dodatkowy układ chłodzenia.

Można zamówić tu także silnik z certyfikatem UL/CSA lub EAC. Producent oferuje ponadto specjalne powłoki lakiernicze silnika i wyższą klasę izolacji. Można u niego zamówić też silnik z zabezpieczeniem termicznym uzwojeń PTC lub Bimetale. Silnik może posiadać enkoder i izolowane łożyska. Producent zapewnia, że jest otwarty na inne potrzeby klienta i może wykonać silnik również w innych modyfikacjach – tak, by możliwie jak najlepiej odpowiadał potrzebom klienta.