Silnik komutatorowy

Silnik komutatorowy to szczególny typ silnika elektrycznego, który charakteryzuje się wirnikiem o magnetowodzie wykonanym z pakietu blach elektrotechnicznych. Jego uzwojenie połączone jest z komutatorem, po którym ślizgają się szczotki węglowe, doprowadzające prąd. Ruch wirnika umożliwia oddziaływanie przepływającego przezeń prądu oraz wytwarzane przez stojan pole magnetyczne. W tym artykule przyjrzymy się budowie i zastosowaniu tego silnika

Silnik komutatorowy - budowa i zastosowanie

W przypadku komutatorowych silników prądu stałego o małej mocy mamy do czynienia ze stosowaniem w nich magnesu trwałego. Stojan nie jest zasilany, co eliminuje źródło strat. Powoduje to, że są one powszechnie wykorzystywane w modelarstwie, zabawkach – np. modelach samolotów, pojazdów czy łodzi. Bywają widoczne w samochodach jako napęd podnoszenia szyb, wycieraczek czy nawet rozrusznik. W naszym domu możemy je znaleźć w urządzeniach zasilanych bateryjnie – golarkach, depilatorach czy szczoteczkach do zębów. Dawniej używane magnetofony i magnetowidy również z nich korzystały. W większych konstrukcjach stojan jest elektromagnesem o litym magnetowodzie. Silniki dużych mocy, sięgających nawet kilkuset kilowatów, wykorzystuje się w przemyśle oraz transporcie do napędu urządzeń wymagających rozruchu pod obciążeniem. Bywają użytkowane do regulacji prędkości obrotowej pod postacią silników trakcyjnych w tramwajach czy lokomotywach. Zdarza się również, że można je odnaleźć w górnictwie, jako napęd kopalnianych maszyn wyciągowych.

Istnieję też silniki komutatorowe prądu przemiennego. W ich przypadku stojan silnika jest elektromagnesem, a jego obwód magnetyczny wykonany jest podobnie do wirnika z pakietu blach elektrotechnicznych. Charakterystyczną ich cechą jest duży moment rozruchowy oraz brak konieczności stosowania kondensatora jak w przypadku jednofazowych silników indukcyjnych. Dodatkowo są od nich lżejsze i osiągają wyższe obroty, o wartościach powyżej 3000 obr./min. Mniejsze konstrukcje zbliżają się do wartości 10000 obr./min, a te większe, stosowane np. w odkurzaczach, potrafią rozpędzić się do 25000 obr./min. Do takich silników zaliczamy najczęściej te o mocy od kilkudziesięciu do dwóch kilowatów. Są one wykorzystywane do napędzania elektronarzędzi i wielu urządzeń codziennego użytku takich jak miksery, suszarki, młynki czy sokowirówki.

Silniki komutatorowe jednofazowe repulsyjne

Silnik repulsyjny to szczególny rodzaj jednofazowego silnika komutatorowego, w którego przypadku uzwojenie stojana jest zasilane z sieci prądu przemiennego, a uzwojenie wirnika połączone z komutatorem i zwarte przy pomocy szczotek. Zarówno jego wirnik jak i stojan mają niezależne obwody elektryczne, a przenoszenie energii ze stojana do wirnika odbywa się drogą indukcji elektromagnetycznej. Budową jest on zbliżony do silnika komutatorowego jednofazowego o wzbudzeniu bocznikowym. Są one wykorzystywane w miejscach, gdzie rozruch urządzenia odbywa się pod obciążeniem, ale przy znacząco obniżonym napięciu. Przykładem takiego przypadku są automatycznie sterowane pompy. Jest to jedna z przyczyn, dla których silnik ten jest wart rozróżnienia od konstrukcji jednofazowych szeregowych i bocznikowych oraz popularnej w przemyśle wersji trójfazowej.