Praca maszyn przemysłowych, sprzętu AGD, środków komunikacji czy innych urządzeń tego typu nie byłaby możliwe bez odpowiedniego układu napędowego. Tworzy go zazwyczaj jednostka napędowa oraz elementy towarzyszące takie jak przekładnie czy sterowniki. Układy napędowe różnią się wieloma cechami, jednak podstawową jest typ zastosowanego silnika. Zalicza się do nich między innymi silnik elektryczny, który wraz z oprzyrządowaniem tworzy elektryczny układ napędowy.

Zastosowanie napędu elektrycznego

Definicja napędu elektrycznego mów, że jest to system:

• przeznaczony do sterowania ruchem maszyny elektrycznej,
• wykorzystujący silnik elektryczny,
• dostarczający
• energię mechaniczną do napędu w celu sterowania ruchem.

Napęd elektryczny pełni taką samą funkcję jak jego odpowiedniki zasilane innym źródłem energii. Są to układy wyposażone w silnik wysokoprężny, benzynowy, turbinę lub silnik parowy czy też w turbinę gazową. Wspólną cechą wszystkich tych typów napędów jest przetwarzanie energii dostarczanej z zewnątrz w energię mechaniczną. Ta z kolei jest przenoszona za pomocą wału wyjściowego silnika na części ruchome maszyny. Elementem pośrednim może być przekładnia, która dostosowuje moment i prędkość obrotową do potrzeb konkretnej maszyny.

Zastosowanie napędu elektrycznego jest bardzo szerokie. Takie rozwiązania można znaleźć w każdym zakładzie produkcyjnym, a także w urządzeniach AGD, transportowych, maszynach budowlanych i rolniczych, pojazdach, szczoteczkach do zębów i lokomotywach, taśmociągach i młynkach do kawy.

Elementy napędu elektrycznego

Typowy napęd elektryczny składa się z czterech podstawowych elementów. Są to: układ zasilający, silnik elektryczny, urządzenie pędne oraz sterowniki. Do działania takiego napędu wystarczą jedynie dwa pierwsze elementy, jednak w takim układzie nie byłoby możliwe sterowanie jego pracą. W efekcie wytworzone prędkość i moment obrotowy na wale silnika byłoby niezmienne. W praktyce oznaczałoby to możliwość zastosowania takiego zespołu tylko w bardzo wąskiej grupie urządzeń.

Układ zasilający

Każdy silnik bez względu na jego typ potrzebuje zasilania energią z zewnątrz. To ona jest przez jednostkę napędową przetwarzana do postaci energii mechanicznej. Ponieważ nie można wytworzyć czegoś z niczego, do pracy silnika jest potrzebny prąd. Zewnętrzny układ zasilający może wiec tworzyć tradycyjne gniazdo sieciowe, w zakładzie gniazdo przemysłowe z prądem o napięciu 400 V. W miejscach, w których nie ma dostępu do sieci częścią układu zasilającego może być generator (notabene zasilany silnikiem spalinowym).

W skład układu zasilającego powinien też wchodzić modulator. Jest to niewielki moduł, który odpowiada za dostosowanie parametrów prądu do charakterystyki silnika. Zależnie od potrzeb modulator może konwertować prąd stały w przemienny lub też chronić silnik przed przeciążeniem.

Silnik elektryczny

Za konwertowanie energii elektrycznej w mechaniczną w układach napędowych odpowiadają silniki elektryczne. Są one dostępne w bardzo wielu wariantach, jako silniki:

• prądu stałego i zmiennego,
• jedno- i trójfazowe,
• synchroniczne i asynchroniczne,
• klatkowe, szeregowe, liniowe, pierścieniowe itp.

Jednostka napędowa stanowi serce układu i od jej parametrów zależy, jakie maszyny czy urządzenia będą z nią współpracować. Podstawowym parametrem silnika jest jego prędkość obrotowa, czyli liczba obrotów, jaką wykonuje wirnik w danej jednostce czasu.

Urządzenie pędne

Napędy elektryczne często wymagają regulacji momentu i prędkości obrotowej. W większości przypadków pracą silnika można sterować za pomocą samej jednostki napędowej. Tam, gdzie nie jest to możliwe, stosuje się dodatkowe rozwiązania takie jak przekładnie pasowe, zębate, planetarne czy sprzęgła. Pozwalają one zmianę stosunku momentu obrotowego i prędkości obrotowej, dostosowując moc napędu do konkretnych warunków pracy. Alternatywą dla silników i przekładni są motoreduktory, które łączą oba te rozwiązania w jednym spójnym module.

Urządzenia sterowania i automatyki

Ostatnim elementem elektrycznego układu napędowego jest automatyka. Odpowiednie sterowniki kontrolują działanie silnika i modulatora, umożliwiając ich samodzielną bezobsługową pracę.