Silnik elektryczny to najważniejszy element w całej maszynie. Urządzenia stosowane są w niemal każdej gałęzi przemysłu w wielu procesach produkcyjnych. Jednak wybór odpowiedniego silnika wcale nie jest taki prosty. Mimo podobnej zasady działania, silniki różnią się między sobą budową, przeznaczeniem czy rodzajem zasilania. Przyjrzyjmy się zatem bliżej temu zagadnieniu.

Silnik elektryczny — podstawowy podział

Skupimy się dziś na analizie silników elektrycznych średniego (od 1000 V do 6000 V) i wysokiego (powyżej 6000 V) napięcia. Branże, które najczęściej wykorzystują silniki elektryczne wysokonapięciowe to przemysł morski, hutniczy, betoniarnie, cementownie, zakłady chemiczne i petrochemiczne, energetyka: elektrownie, elektrociepłownie, przemysł wydobywczy, górnictwo węgla, ropy naftowej i gazu ziemnego.  Do najpopularniejszych aplikacji z tymi silnikami należą natomiast instalacje z mieszadłami, kruszarkami, wytłaczarkami, przenośnikami, pompami, dmuchawami, wentylatorami.

Silniki wysokiego i średniego napięcia ze względów konstrukcyjnych dzielimy na:

• silniki klatkowe asynchroniczne (squirrel cage),
• silniki pierścieniowe (wound rotor),
• silniki do stref niebezpiecznych (hazardous area),
• silniki synchroniczne (synchronous).

Silnik elektryczny — klatkowy, asynchroniczny

To najczęściej spotykana grupa silników elektrycznych. Charakteryzują się prostą budową. Nazywane inaczej silnikami indukcyjnymi, zastosowanie znajdują wszędzie tam, gdzie nie wymaga się precyzyjnego sterowania silnikiem. Silnik elektryczny, asynchroniczny indukuje siły elektromotoryczne w wirniku, pod wpływem czego w wirniku zaczyna płynąć prąd i wytwarza się moment obrotowy powodujący podążanie przewodów wirnika w kierunku wirowania pola. Z upływem czasu prędkość obrotowa wirnika zwiększa się, lecz równocześnie zmniejsza się prędkość przecinania jego przewodów przez pole wirujące.

Silniki asynchroniczne dzielimy na silniki elektryczne żeliwne oraz stalowe. Silniki w wykonaniu żeliwnym są silnikami wysokosprawnymi. Posiadają użebrowane kadłuby żeliwne o wysokim współczynniku energetycznym. Sztywna i zwarta konstrukcja kadłuba zapewnia niski poziom drgań i hałasu.  Natomiast silniki klatkowe stalowe są silnikami przystosowanymi do zasilania wyższymi napięciami. Ich klatka jest wykonana ze stali i w całości spawana, dzięki czemu silniki mogą pracować z wyższą mocą wyjściową, w stosunku do silników z korpusem żeliwnym.

Silnik elektryczny — pierścieniowy

Silnik pierścieniowy w odróżnieniu od silnika klatkowego ma bardziej skomplikowaną budowę wirnika. Jest on uzwojony, a jego końce są wyprowadzone na zewnątrz silnika poprzez pierścienie ślizgowe i szczotki. Umożliwia to kontrolę prądu płynącego w wirniku poprzez zmianę rezystancji obwodu. Dzięki rozrusznikom na końcach uzwojeń możemy załączać odpowiednie rezystancje. Nastąpi wtedy zmniejszenie prędkości obrotowej silnika pierścieniowego, a jednocześnie zachowany zostanie duży moment. Rozwiązanie to pozwala na łagodny start urządzeń o ciężkim rozruchu.

Silnik elektryczny do stref niebezpiecznych

Silniki do stref niebezpiecznych to silniki przeciwwybuchowe (nieiskrzące, ognioszczelne, o zwiększonym bezpieczeństwie, odporne na zapłon pyłu itd). Silniki przeznaczone są do pracy w strefie Ex – oznaczonej CE 1180 Ex II G Ex d IIB T4 oraz CE 1180 Ex II G Ex de IIC T4, a więc do pracy w środowisku gazowym (grupa IIB lub IIC) o klasie temperaturowej T4.

Silnik elektryczny synchroniczny

Wirnik silników synchronicznych wyposażony jest w elektromagnesy lub magnesy stałe. Silnik synchroniczny zasilany jest napięciem przemiennym, a jego wirnik w stanie ustalonym obraca się z taką samą prędkością kątową, z jaką wiruje wprawiające go w ruch pole magnetyczne. Prędkość silnika jest zawsze stała. Zadaniem uzwojenia na wirniku jest wygenerowanie stałego pola magnetycznego, które wprowadzi wirnik w ruch obrotowy. A to z kolei wymaga doprowadzenia do wirnika prądu stałego nazywanego prądem wzbudzenia. W stojanie umieszczone jest uzwojenie prądu przemiennego. Odpowiada ono za wytworzenie wirującego pola magnetycznego, „ciągnącego” wirnik w ustalonym kierunku. Wirnik musi być tak skonstruowany, aby wytworzona liczba biegunów magnetycznych była taka sama, jak liczba biegunów magnetycznych wytworzonych w stojanie.

Silnik elektryczny — konserwacja

Podczas konserwacji silników elektrycznych średniego i wysokiego napięcia, należy pamiętać nie tylko o ich czystości, ale również o utrzymaniu czystości  urządzeń, które z nimi współpracują. Podczas eksploatacji silnika należy okresowo mierzyć temperaturę oraz sprawdzać stan zużycia łożysk, smarowania i układu chłodzenia (w tym wymiennik ciepła). Warto pamiętać o sprawdzaniu poziomu drgań maszyny oraz kontrolować uzwojenie w silniku. Proponujemy również, by od producenta silników elektrycznych uzyskać kompletną dokumentację wraz ze spisem części eksploatacyjnych i z zaznaczeniem, które elementy po jakim czasie powinno się standardowo wymieniać.

Silnik elektryczny szyty na miarę

Powyższa klasyfikacja silników elektrycznych oparta jest na urządzeniach firmy Teco. Silniki elektryczne tego producenta konfigurowane są pod konkretne wymagania odbiorcy i aplikacji. Ponadto firma realizuje również indywidualne, bardzo trudne projekty wedle potrzeb klienta. Silniki firmy Teco dostosować można do każdej, nawet najbardziej wymagającej aplikacji.

Więcej szczegółów na temat silników Teco, znajdą Państwo na łamach naszego kwartalnika Pod Kontrolą:

Temat wydania: Silniki średniego i wysokiego napięcia. Przegląd oferty silników TECO