Spis treści:
Stejnosměrný motor je základní součástí mnoha technických zařízení. V tomto článku popíšeme princip jeho fungování a různé aplikace. Zajímá vás toto téma? V tom případě vás zveme k dalšímu čtení!
Poznejte příběh vzniku prvního stejnosměrného motoru
Původ stejnosměrného motoru sahá až do 19. století. Přestože se myšlenkou přeměny elektrického proudu na mechanický pohyb zabývalo mnoho vynálezců, skutečný průlom nastal v roce 1821 díky britskému vědci Michaelu Faradayovi.
Faraday vytvořil zařízení zvané “Faradayův disk ” – jednoduchý stejnosměrný motor, který využíval elektromagnetickou sílu ke generování pohybu. Přestože se jednalo o jednoduchý a málo účinný stroj, jeho princip činnosti se stal základem pozdějších stejnosměrných motorů.
V roce 1837 vytvořil belgický vynálezce Zenobe Gramme první prakticky použitelný stejnosměrný motor, který byl schopen nepřetržitě dodávat energii. Tento model byl mnohem složitější a účinnější než Faradayův disk.
Grammeho motor využíval novou konstrukci, která zahrnovala komutátor – klíčovou součást moderních stejnosměrných motorů. Komutátor umožňoval plynulou změnu směru proudu, což umožňovalo plynulý rotační pohyb.
Vývoj technologie stejnosměrného proudu pokračoval po celé 19. století až do vynálezu alternátoru a zavedení střídavého proudu. Stejnosměrné motory mají stále mnoho aplikací, zejména tam, kde je vyžadována přesná regulace otáček.
Stejnosměrný motor - jak je konstruován?
Stejnosměrný motor, známý také jako motor DC, je specifické zařízení, které přeměňuje elektrickou energii na mechanickou. Jeho základní součásti se skládají ze tří hlavních částí: rotoru, statoru a komutátoru.
Rotor, známý také jako rotující jádro nebo kotva, je základní součástí, která se otáčí v důsledku točivého momentu generovaného motorem. Obvykle se vyrábí z vrstvených ocelových plechů, aby se minimalizovaly energetické ztráty způsobené rotujícím magnetickým polem.
Stator je statická část motoru, která se neotáčí. Obvykle je vybaven jedním nebo více elektromagnety nebo permanentními magnety, které v motoru vytvářejí magnetické pole.
Komutátor je nedílnou součástí stejnosměrných motorů. Je zodpovědný za změnu směru proudu každou půl otáčku, což umožňuje, aby se rotor otáčel nepřetržitě jedním směrem. V praxi je komutátor obvykle připojen k rotoru a skládá se z řady měděných desek.
Stejnosměrné motory obvykle obsahují také řadu dalších součástí, jako jsou ložiska, která umožňují otáčení rotoru, a kartáče, které přenášejí proud na komutátor.
Jaký je princip stejnosměrného motoru?
Stejnosměrný motor pracuje podle základních zákonů elektromagnetismu. Nejdůležitější z nich jsou Ampérův zákon a Lorentzův zákon.
Zpočátku je na motor přivedeno napětí, které vede k průtoku proudu rotorem. V důsledku tohoto toku proudu v magnetickém poli statoru působí na rotor na základě Lorentzova zákona síla kolmá jak na směr toku proudu, tak na směr magnetického pole. Tato síla způsobuje otáčení rotoru.
Aby však byl rotační pohyb plynulý, je nutné systematicky měnit směr proudu protékajícího rotorem. K tomu slouží komutátor – pokaždé, když rotor projde bodem, kde se magnetická síla zastaví, komutátor změní směr proudu. Tím je zajištěno, že rotor je poháněn silou vždy ve stejném směru.
Právě tento sled událostí – proud protékající rotorem v přítomnosti magnetického pole, který vytváří rotační sílu, a následně komutátor mění směr proudu – umožňuje rotoru nepřetržitě se otáčet, což je základem stejnosměrného motoru.
Stejnosměrný motor - příklady praktických aplikací
Stejnosměrné motory jsou v našem každodenním životě všudypřítomné, i když si to často neuvědomujeme. Níže uvádíme jejich nejoblíbenější použití:
- Elektrická vozidla – stejnosměrné motory se často používají v elektrických vozidlech, jako jsou automobily, jízdní kola a elektrické skútry. Díky možnosti přesného řízení otáček a točivého momentu jsou ideální pro aplikace vyžadující plynulé změny otáček.
- Domácí elektrické spotřebiče – stejnosměrné motory se nacházejí prakticky ve všech domácích elektrických spotřebičích. Používají se ve spotřebičích, jako jsou vysavače, mixéry, vrtačky, pračky, sušičky, ventilátory a dokonce i elektrické zubní kartáčky.
- Robotika – v robotice jsou stejnosměrné motory nenahraditelné. Díky svým schopnostem přesného řízení se používají v různých robotech – od jednoduchých hraček až po sofistikované průmyslové systémy.
- Počítače – stejnosměrné motory se používají také v počítačích, kde pohánějí ventilátory chlazení.
- Systémy nouzového napájení – stejnosměrné motory se často používají v generátorech elektrické energie, které slouží jako systémy nouzového napájení v případě výpadku elektrické sítě.
Jak vidíte, stejnosměrný motor je převratný objev, který ovlivňuje vývoj technologií dodnes. Bude zajímavé sledovat, jaká bude jeho budoucnost a co nám ukáží další desetiletí objevů.
