Futura Edukacja 1/9
Silniki elektryczne stanowią podstawowe z
ródło napędu w układach pompowych,
wentylacyjnych, sprężonego powietrza itp. Cieszą się popularnością ze względu na swoje
właściwości, takie jak: dopasowanie charakterystyki elektro  mechanicznej do potrzeb
napędzanych maszyn,
-niezawodność,
-prostota konstrukcji,
-niskie koszty eksploatacyjne,
-wysoka sprawność przetwarzania energii.
Wadą tych urządzeń była w przeszłości trudność regulacji prędkości obrotowej, obecnie jednak
w okresie rozwoju elektroniki i energoelektroniki zagadnienie to nie stanowi większego
problemu.
Silnik elektryczny- patrz rys. 1 to maszyna przetwarzająca energię elektryczną na energię
mechaniczną, zwykle w postaci ruchu obrotowego. Moment obrotowy powstaje w silniku
elektrycznym w wyniku oddziaływania pola magnetycznego i prądu elektrycznego. Silnik
elektryczny składa się ze stojana (z osadzoną parą lub kilkoma parami uzwojeń
elektromagnesów) oraz wirnika z uzwojeniem twornikowym. Zależnie od prądu zasilającego
rozróżnia się silnik elektryczny prądu stałego oraz silniki elektryczny prądu przemiennego.
Rys. 1. Silnik prądu stałego- zasada działania
Silnik elektryczny rys.2 ma na osi wirnika pierścień złożony z izolowanych działek (tzw.
Aplikacje i systemy dedykowane Spitfire 09/06/2011 12:50:41
Futura Edukacja 2/9
komutator) łączonych z zaciskami uzwojeń twornika; po komutatorze ślizgają się
doprowadzające prąd nieruchomo osadzone szczotki dociskane do powierzchni komutatora.
Silniki elektryczne prądu stałego dzieli się na szeregowe, równoległe i szeregowo-równoległe.
W silnikach elektrycznych szeregowych prędkość obrotowa zmniejsza się wraz ze wzrostem
obciążenia (mają skłonność do rozbiegania się po odłączeniu obciążenia). Są stosowane w
trakcji elektrycznej i dz
wignicach. W silnikach elektrycznych równoległych prędkość obrotowa
jest niezależna od obciążenia. Są stosowane np. do napędzania obrabiarek. Silniki elektryczne
szeregowo-równoległe są stosowane do napędzania maszyn o stałej prędkości obrotowej i
dużych momentach obrotowych.
Silnik prądu przemiennego.
Rys. 2. Silnik elektryczny w przekroju
Silnik może pracować również jako prądnica- patrz rys.3.
Aplikacje i systemy dedykowane Spitfire 09/06/2011 12:50:41
Futura Edukacja 3/9
Rys. 3. Silnik pracujący jako prądnica
Asynchroniczne
Silniki prądu przemiennego dzielą się na 1- i 3-fazowe, a zależnie od zasady działania na
indukcyjne, synchroniczne i komutatorowe. W silnikach elektrycznych 3-fazowych indukcyjnych
prąd 3-fazowy płynący przez uzwojenia stojana wytwarza pole wirujące; pole to przecina
przewody uzwojenia wirnika, indukując w nich prądy zgodnie z regułą Lenza, a w rezultacie
powoduje ruch obrotowy wirnika; wirnik obraca się wolniej niż pole wirujące. Różnica prędkości
nazywa się poślizgiem. Silniki indukcyjne (asynchroniczne) są najbardziej rozpowszechnione w
przemyśle. Najtańsze i najczęściej stosowane są odznaczające się najprostszą budową silniki
indukcyjne klatkowe (zwarte); wirnik tych silników ma uzwojenie w kształcie klatki, wykonanej
jako odlew aluminiowy lub zespół prętów zwartych na swych czołach pierścieniami.
Synchroniczne
Silniki elektryczne synchroniczne różnią się od silników elektrycznych indukcyjnych budową
wirnika, który jest wyposażony dodatkowo w elektromagnesy zasilane prądem stałym ze
wzbudnicy osadzonej na wale wirnika; liczba biegunów elektromagnesów odpowiada liczbie
biegunów pola wirującego stojana; ponieważ moment obrotowy jest wynikiem wzajemnego
oddziaływania na siebie biegunów magnetycznych elektromagnesów i pola wirującego, obroty
wirnika są synchroniczne z obrotami pola i mają stałą prędkość. Stosowane są do
napędzania maszyn szybkoobrotowych o stałej prędkości obrotowej, np. sprężarek. Silniki
elektryczne synchroniczne mogą być stosowane jako silniki skokowe (krokowe, impulsowe).
Silniki elektryczne komutatorowe (szeregowe i równoległe), podobnie jak silniki elektryczne
prądu stałego, mają wirnik z komutatorem, do którego doprowadza się prąd przemienny za
pomocą szczotek.
Osobną grupę stanowią silniki elektryczne uniwersalne, które mogą być zasilane prądem
stałym lub przemiennym; stosowane do napędzania sprzętu gospodarstwa domowego, maszyn
biurowych itp.
Odrębnym rodzajem silnika elektrycznego jest silnik liniowy, przetwarzający energię elektryczną
bezpośrednio na energię ruchu postępowego. Silnik liniowy składa się z induktora i bieżnika,
które są odpowiednikami stojana i wirnika zwykłego silnika elektrycznego, lecz rozwiniętymi w
linię prostą; częścią ruchomą silnika może być zarówno induktor, jak i bieżnik. Rozróżnia się
silniki elektryczne liniowe prądu stałego, prądu przemiennego, synchroniczne, asynchroniczne,
oscylacyjne itp.; do najnowszych konstrukcji należą silniki o poprzecznym strumieniu
magnetycznym nadające się zwłaszcza do napędzania szybkich pojazdów poruszających się na
poduszce powietrznej lub magnetycznej. Silniki elektryczne liniowe stosuje się głównie w
automatyce, w napędach specjalnych oraz w trakcji elektrycznej.
Ograniczenie prądu rozruchowego odbywa się poprzez podłączenie silnika trójfazowego w
układ gwiazda trójkąt tak jak na rys. 4.
Aplikacje i systemy dedykowane Spitfire 09/06/2011 12:50:41
Futura Edukacja 4/9
Rozruch odbywa się przy połączeniu w gwiazdę, następnie po uzyskaniu dużych prędkości
obrotowych wału układ połączenia zmieniany jest na gwiazdę.
Rys. 4. Układ połączeń rozruchowych dla gwiazdy i trójkąta
Zerowanie instalacji- środek ochrony przeciwporażeniowej dodatkowej, polegający na
połączeniu części przewodzących dostępnych z uziemionym przewodem ochronnym PE lub
przewodem ochronno-neutralnym PEN i powodujący w warunkach zakłóceniowych samoczynne
odłączenie zasilania, może być stosowane w urządzeniach prądu przemiennego o napięciu
znamionowym nie przekraczającym 500 V i o układzie sieciowym TN, mającym punkt neutralny
bezpośrednio uziemiony a części przewodzące dostępne odbiorników mogą być połączone z
tym punktem:
1) przewodem ochronnym PE (układ TN-S)
2) przewodem ochronno-neutralnym PEN (układ TN-C).
3) w części układu przewodem ochronnym PE, a w części układu przewodem ochronno-
neutralnym układ (TN-C-S)
Uziemienie ochronne: System ochrony przeciw prażeniu prądem elektrycznym, polegający na
połączeniu z ziemią metalowych części urządzeń elektrycznych nie będących normalnie pod
napięciem
Uziemienie robocze : Uziemienie stosowane w celu: utrzymania w określonych granicach
Aplikacje i systemy dedykowane Spitfire 09/06/2011 12:50:41
Futura Edukacja 5/9
rozkładu napięć w poszczególnych częściach sieci względem ziemi, zapobiegania skutkom
przerzutu napięcia z obwodu wyższego napięcia do obwodu niższego napięcia, wymuszenie
odpowiedniego prądu doziemnego umożliwiającego właściwe funkcjonowanie zabezpieczeń
ziemnozwarciowych.
Rys.5. Schemat zerowania intalacji
Ułożenie przewodów w peszli- patrz rys.6
Rys. 6. Przewody stosowane w instalacjach pod i natynkowych
Aplikacje i systemy dedykowane Spitfire 09/06/2011 12:50:41
Futura Edukacja 6/9
Zasada działania różnicówki- patrz rys. 7 i 8:
Podczas normalnej pracy wektorowa suma prądów płynących przez przekładnik jest równa
zero (zgodnie z 1 prawem Kirchoffa). Stąd w uzwojeniu wtórnym przekładnia Ferrantiego
(nawiniętym na rdzeniu) nie indukuje się SEM, przekaz
nik spolaryzowany jest zamknięty
(zwora przyciągana przez magnes stały) a styki główne zamknięte.
Jeżeli w chronionym obwodzie pojawi się prąd upływowy (np. przez ciało człowieka do
ziemi lub przez przewód PE), to wtedy suma prądów w oknie przekładnika będzie różna od
zera. W uzwojeniu wtórnym indukuje się SEM, która powoduje przepływ prądu przez
cewkę przekaz
nika spolaryzowanego. Pole magnetyczne wytworzone przez cewkę
kompensuje pole magnetyczne magnesu stałego przekaz
nika. Jeśli prąd upływu
przekroczy próg zadziałania wyłącznika (I ), przekaz
nik spolaryzowany zostanie otwarty
n
zwalniając zamek i otwierając styki główne, a przez to odłączając zasilanie obwodu.
Podczas testowania przycisk testujący zwiera zacisk toru fazowego wyłącznika od strony
odbiornika z przewodem neutralnym od strony zasilania poprzez wbudowany rezystor
(zwykle 10 k ). W ten sposób przez wyłącznik płynie tylko prąd w torze fazowym, a suma
prądów w oknie przekładnika będzie różna od zera, tak jak w przypadku upływu. Wyłącznik
powinien wtedy zadziałać.
Rys.7. Schemat ideowy wyłącznika różnicowoprądowego
Aplikacje i systemy dedykowane Spitfire 09/06/2011 12:50:41
Futura Edukacja 7/9
Rys. 8 Wygląd różnicówki jednofazowej instalowanej w skrzynkach rozdzielczych
Zasada podłączenia różnicówki jednofazowej oraz wyłączników nadprądowych w rozdzielnicy-
rys.9
Rys. 10. Sposób i rozmieszczenie przewodów w rozdzielni
Symbole stosowane w rysunkach instalacji elektrycznych: patrz tabele poniżej:
Aplikacje i systemy dedykowane Spitfire 09/06/2011 12:50:41
Futura Edukacja 8/9
Aplikacje i systemy dedykowane Spitfire 09/06/2011 12:50:41
Futura Edukacja 9/9
Aplikacje i systemy dedykowane Spitfire 09/06/2011 12:50:41