Silniki elektryczne i generatory
Silniki elektryczne przekształcają energię elektryczną w siłę liniową lub obrotową (moment obrotowy), która napędza coś innego na odległość, zwykle wał. Najprostsze silniki są małe i mogą wytwarzać ruch obrotowy na krótkich dystansach, ale są również używane do napędzania większych rzeczy, takich jak wentylatory i pojazdy. Większość silników elektrycznych generuje mechaniczny moment obrotowy za pomocą zjawisk elektromagnetycznych, które obejmują interakcję przewodników przewodzących prąd w kierunku prostopadłym do pola magnetycznego. Różne typy silników elektrycznych/generatorów różnią się sposobem organizacji tej interakcji oraz kontrolą, jaką można sprawować nad mechanicznym wyjściowym momentem obrotowym, prędkością i położeniem.
Silniki są podzielone na kategorie według takich kryteriów, jak rodzaj zasilania, konstrukcja, zastosowanie i rodzaj ruchu, który wytwarzają. Mogą być zasilane prądem stałym (DC), na przykład z prostowników lub akumulatorów, lub prądem przemiennym (AC) z sieci energetycznej, generatorów elektrycznych lub falowników. Mogą być szczotkowane lub bezszczotkowe, trójfazowe, dwufazowe lub jednofazowe, promieniowe lub osiowe, mogą być chłodzone cieczą lub powietrzem.
Rdzeń większości silników elektrycznych składa się z zestawu magnesów stałych i elektromagnesu, który obraca się wokół magnesów stałych. Bieguny na magnesach są oznaczone „północ” i „południe”. Gdy wirnik się obraca, jego północne i południowe końce przyciągają się i odpychają, tworząc pole magnetyczne, które powoduje ruch wirnika. Ruchem tym steruje komutator, który zmienia kierunek przepływu elektronów w cewkach wirnika. Robi to, przepuszczając składową mocy prądu zasilającego wirnika do przeciwnej pary zacisków wirnika, jednocześnie zmieniając kierunek, w którym elektrony przechodzą przez szczotki komutatora.
elektryczne i generatory
W ten sposób każdy cykl przełączania szczotek naprzemiennie zasila wirnik połową wymaganego napięcia, co wytwarza jedną czwartą znamionowej składowej mocy prądu wirnika. To wytwarza pożądane pole magnetyczne w wirniku i powoduje ruch obrotowy silnika.
Wirnik silnika elektrycznego zwykle znajduje się wewnątrz obudowy z zespołem łożysk, które zmniejszają tarcie obracającego się wału. Obudowa zawiera również wentylator, który zasysa powietrze z otoczenia w celu schłodzenia wirnika i stojana oraz rozproszenia ciepła generowanego przez rezystancję cewki. Obudowa może być również uformowana, aby umożliwić silnikowi pracę z różnymi prędkościami. Prędkość silnika jest zwykle kontrolowana przez mikrokontroler i może być dostosowana do konkretnych zastosowań. Silniki elektryczne można również zmusić do pracy w odwrotnej kolejności niż generatory, odzyskując energię, która w przeciwnym razie zostałaby utracona w wyniku tarcia i zmarnowanej energii elektrycznej. Ta zdolność jest szczególnie przydatna w przypadku hamowania rekuperacyjnego z silnikami pojazdów elektrycznych. Inne rodzaje silników elektrycznych obejmują silniki krokowe i siłowniki liniowe z magnesami trwałymi.