1907967157

elektromechaniczny. Maszyny elektryczne z komutatorem elektromechanicznym zasilane prądem stałym nazywamy maszynami prądu stałego²¹. Budowę i zasady działania tych maszyn omawiamy w rozdz. Błąd! Nie można odnaleźć źródła odwołania, e-skryptu.

Współcześnie coraz częściej do komutacji prądu w maszynach stosuje się komutowanie elektroniczne, wykorzystując do tego sterowane elementy półprzewodnikowe - tranzystory. Element spełniający tą funkcję w maszynach małych mocy nazywamy komutatorem elektronicznym, a dla maszyn dużych mocy - komutatorem energoelektronicznym.

Maszyny elektryczne w których wykorzystuje się taki sposób komutacji prądu nazywamy maszynami z komutacją elektroniczną lub maszynami bezszczotkowymi w przypadku zastosowania do wzbudzenia pola magnesów trwałych [11, 26, 33]²². W takich maszynach wzbudzenie - magnesy trwałe - umieszczamy na wirniku, a uzwojenie twornika na stojanie. Końce uzwojenia łączymy odpowiednio z komutatorem elektronicznym, który zasilamy ze źródła napięcia stałego. Komutator elektroniczny cyklicznie przełącza połączenie uzwojenia z źródłem zasilania napięcia/prądu stałego.

Uwaga:

Aby komutator elektroniczny spełniał analogiczną funkcję jak komutator elektromechaniczny, konieczny jest czujnik położenia kątowego wirnika, który poprzez układ logiczny odpowiednio steruję kluczowaniem tranzystorów.

Komutator elektroniczny sterowany czujnikiem położenia kątowego wirnika wymusza taki przepływ prądu w uzwojeniach stojana, który wzbudzi pole magnetyczne o wirującym strumieniu. Wirujący strumień stojana wchodzi w interakcję z polem magnetycznym wirnika - efektem interakcji jest generowanie momentu elektromagnetycznego. Moment wymusza ruch obrotowy wirnika zsynchronizowany z wirującym stłumieniem pola stojana.

Wzbudzanie wirującego strumienia pola stojana jest podstawą budowy i działania maszyn prądu przemiennego. W maszynach tych wirujący strumień stojana wzbudzamy bez zastosowania komutatora. Realizujemy to za pomocą uzwojenia trójfazowego²³, które zasilamy napięciem/prądem trójfazowym. Zgodnie z zasadą odwracalności pracy maszyn elektrycznych, maszynę z takim uzwojeniem - maszynę synchroniczną - wykorzystujemy do wytwarzania energii prądu przemiennego, którą przesyłamy w trójfazowych systemach elektroenergetycznych.

²¹    Maszyny z komutatorem elektromechanicznym mogą być także zasilane prądem przemiennym - pracują wtedy jako silniki. W literaturze fachowej nazywamy je silnikami uniwersalnymi - stosowanymi powszechnie w urządzeniach gospodarstwa domowego i w elektronarzędziach.

Uwaga: do wzbudzania pola magnetycznego w silnikach uniwersalnych nie możemy zastosować magnesów trwałych. Stosujemy połączenie szeregowe obu uzwojeń silnika - równoczesna zmiana kierunku przepływu prądu w obu uzwojeniach generuje moment elektromagnetyczny o stałym kierunku działania.

²²    Przykłady budowy i zastosowania maszynach elektrycznych z komutatorem elektronicznym/energoelektronicznym omawiamy w rozdz. 3 i 8 e-skryptu.

²³    W maszynach małych mocy stosujemy uzwojenia dwufazowe. Postępy w energoelektronice umożliwia budowanie maszyn z uzwojeniem wielofazowym.