Silnik prądu stałego

1. Silnik prądu stałego Urządzenie do przekształcania energii elektrycznej w pracę mechaniczną.

2. Zasada działania Widok z przodu W polu magnetycznym magnesu trwałego lub elektromagnesu umieszczona jest ramka z przewodnika. Ramka zasilana jest poprzez komutator i ślizgające się po nim szczotki. Na przewodnik ramki, w którym płynie prąd elektryczny, działają siły oddziaływania prądu i pola magnetycznego, tworzące moment obrotowy. Ramka wychyla się z położenia poziomego (jak na rys. 1), obracając się wokół osi. W wyniku swojej bezwładności mija położenie pionowe (w którym moment obrotowy jest równy zero a szczotki nie zasilają ramki). Po przejściu położenia pionowego ramki szczotki znów dotykają styków na komutatorze, ale odwrotnie, prąd płynie w przeciwnym kierunku, dzięki czemu ramka w dalszym ciągu jest obracana w tym samym kierunku. Opisany wyżej silnik ma poważną wadę, jeżeli ramka zatrzyma się w położeniu pionowym, silnik nie ruszy. Dlatego rzeczywiste silniki posiadają więcej ramek połączonych szeregowo, których połączenia przyłączone są do komutatora. Silniki posiadające wiele zwojnic z prądem pracują równomiernie. Silniki z elektromagnesem w stojanie mogą mieć połączone uzwojenia stojana i wirnika szeregowo, równolegle lub uzwojenie wirnika jest równolegle do części uzwojenia stojana (bocznikowo). Sposób podłączenia określa rodzaj silnika. Widok z góry

3. Budowa Widok z przodu • Magnes trwały • Prostokątna ramka z drutu. • Szczotki przewodzące • Pierścień ze stykami - wyprowadzenia z ramki • Wyjścia do zasilania Widok z góry

4. Zasada działania w trzech punktach 1. Pierwsza sytuacja polega na tym, że cewka jest w pozycji poziomej, natomiast szczotki dotykają komutatora. Prąd płynie od dodatniego do ujemnego bieguna źródła prądu. Zatem nad cewką wytwarza się biegun północny, natomiast pod cewką biegun południowy. Na skutek wzajemnego oddziaływaniu biegunów magnetycznych cewki z prądem oraz magnesów, cewka razem z komutatorem obraca się. 2. Ze względu na wcześniej opisane oddziaływanie cewka razem z komutatorem przechodzi do położenia, w którym szczotki nie stykają się z komutatorem, a cewka jest się w położeniu pionowym. Wówczas nie płynie prąd, ale wcześniej rozpędzona przechodzi do pozycji trzeciej. 3. Tutaj powtarzana jest ta sama sytuacja co w pierwszym położeniu, zatem proces obrotowy zaczyna się od początku.

5. W zależności od sposobu połączeń uzwojenia wzbudzającego rozróżniamy silniki samowzbudne: bocznikowe, szeregowe i szeregowo-bocznikowe oraz silniki obcowzbudne. Każdy z nich charakteryzuje się innymi właściwościami ruchowymi. Pracę silnika prądu stałego charakteryzują następujące wielkości:U – napięcie zasilania,M – moment obciążania,I – prąd obciążenia,N – prędkość obrotowa.

6. Silniki prądu stałego charakteryzują się dobrymi własnościami ruchowymi, przy czym szczególnie korzystne są duże zakresy regulacji prędkości obrotowej i duży moment rozruchowy

7. Porównanie silnika prądu stałego do silnika prądu zmiennego

8. Małe silniki elektryczne

9. Bezszczotkowy silnik prądu stałego