Co to jest elektryczny silnik prądu przemiennego i jak to działa?

Co to jest elektryczny silnik AC?
Jakiś Elektryczny silnik AC jest maszyną, która przekształca energię elektryczną z źródła zasilania prądu naprzemiennego (AC) w energię mechaniczną, zwykle w postaci ruchu obrotowego. Tę energię obrotową można następnie wykorzystać do kierowania różnymi obciążeniami mechanicznymi, takimi jak wentylatory, pompy, sprężarki, przenośniki i wiele innych urządzeń.
Silniki prądu przemiennego są szeroko stosowane, ponieważ zasilanie prądu przemiennego jest najczęstszą formą energii elektrycznej dostarczanej przez siatki użyteczności publicznej na całym świecie, dzięki czemu silniki te są idealne do zastosowań domowych, komercyjnych i przemysłowych.

Podstawowa zasada pracy
Podstawową zasadą pracy silnika prądu przemiennego jest indukcja elektromagnetyczna. Gdy prąd naprzemienny przepływa przez uzwojenia stojana, wytwarza obrotowe pole magnetyczne. To obracające się pole magnetyczne indukuje prąd w wirniku, co z kolei generuje własne pole magnetyczne. Interakcja między tymi dwoma pola magnetycznym wytwarza moment obrotowy, który powoduje wirnik.

Szczegółowe elementy
Stojan
Stownik jest stałą zewnętrzną częścią silnika. Zawiera wiele cewek izolowanego drutu ułożonego w okrągłym wzorze. Po energii z mocą prądu przemiennego cewki te generują obracające się pole magnetyczne. Pole magnetyczne stojana jest tym, co napędza wirnik.

Wirnik
Rotor jest obracającą się częścią wewnętrzną znajdującą się wewnątrz stojana. Może to być typ wiewiórki (z przewodnymi prętami) lub typem rany z cewkami. Rotor reaguje na pole magnetyczne stojana i obraca się, wytwarzając ruch mechaniczny.

Wał
Podłączony do wirnika wał przesyła moc mechaniczną z silnika do urządzenia, które napędza.

Namiar
Łożyska obsługują wałek i zmniejszają tarcie w miarę obrotów wirnika.

Obudowa i chłodzenie
Obudowa silnika chroni części wewnętrzne i często obejmuje systemy wentylacji lub chłodzenia, aby zapobiec przegrzaniu.

Jak to działa krok po kroku?
Dostawa prądu przemiennego do stojana
Gdy napięcie prądu przemiennego jest przyłożone do uzwojeń stojana, prąd zmienia kierunek i wielkość okresowo (zgodnie z częstotliwością prądu, np. 50 lub 60 Hz).

Tworzenie obrotowego pola magnetycznego
Ponieważ cewki są ułożone przestrzennie i energetyzowane za pomocą prądu przemiennego, generowane pole magnetyczne nie tylko oscyluje na miejscu, ale obraca się wokół wewnętrznego obwodu stojana.

Indukcja prądu w wirniku
W silniku indukcyjnym (najczęstszym typu) obrotowe pole magnetyczne przecina przewodzące pręty wirnika. Zgodnie z prawem Faradaya wywołuje to prąd elektryczny w wirniku.

Pole magnetyczne wirnika
Indukowany prąd w wirniku wytwarza własne pole magnetyczne. Pole magnetyczne wirnika próbuje wyrównać obrotowe pole magnetyczne stojana.

Produkcja i obrót momentu obrotowego
Ze względu na interakcję między pól magnetycznych stojana i wirnika wywiera się siła (moment obrotowy) na wirnik, co powoduje obrócenie go w tym samym kierunku, co obracające się pole stojanowe.

Wyjście mechaniczne
Wał wirnika zapewnia mechaniczną moc do przymocowanego obciążenia, takiego jak ostrze wentylatora lub wirnik pompy.

Rodzaje silników AC
Synchroniczne silniki
Rotor obraca się dokładnie z prędkością obrotowego pola magnetycznego (prędkość synchroniczna). Silniki te często wykorzystują magnesy lub wzbudzenie prądu stałego w wirniku.

Silniki asynchroniczne (indukcyjne)
Rotor obraca się z prędkością nieco mniejszą niż prędkość synchroniczna, tworząc względny ruch wywołujący prąd. Ta różnica prędkości nazywa się poślizgiem.

Silniki jednofazowe
Zwykle mniejsze i używane w urządzeniach gospodarstw domowych. Wymagają dodatkowych mechanizmów początkowego, ponieważ zasilanie jednofazowe nie wytwarza obrotowego pola magnetycznego sam w sobie.

Trójfazowe silniki
Powszechne w zastosowaniach przemysłowych. Trójfazowa moc tworzy naturalnie obracające się pole magnetyczne, dzięki czemu silniki te są bardziej wydajne i mocne.

Dlaczego silniki AC są ważne?
Niezawodność: mają prostą i wytrzymalną konstrukcję, dzięki czemu są trwałe i trwałe.
Wydajność: szczególnie trójfazowe silniki działają wydajnie przy różnych obciążeniach.
Opłacalne: są one stosunkowo niedrogie w produkcji i utrzymywaniu.
Szerokie użycie: od małych urządzeń po ciężkie maszyny przemysłowe, silniki AC obejmują szeroki zakres zastosowań.
Łatwa kontrola: Nowoczesna elektronika umożliwia precyzyjną kontrolę prędkości i momentu obrotowego poprzez dyski o zmiennej częstotliwości (VFD).

Typowe zastosowania
Urządzenia domowe, takie jak pralki, lodówki, klimatyzatory
Maszyny przemysłowe, takie jak przenośniki, pompy, sprężarki
Systemy HVAC dla wentylatorów i dmuchaw
Pojazdy elektryczne i systemy transportu
Robotics and Automation