Elektriske motorer bruges hele tiden til at drive enheder, vi bruger hver dag. Uanset om det er en ventilatormotor, der holder dig kølig på en varm dag, motoren i din løvblæser eller en elbil uden elektriske motorer, ville verden være et helt andet sted.
Hvad er en elektrisk motor?
En elektrisk motor er en maskine, der kan konvertere elektrisk energi til mekanisk energi (specifikt kinetisk energi eller bevægelsesenergi). Dette opnås typisk ved at udnytte forholdet mellem elektricitet og magnetisme.
Elektriske motorer kan drives af en vekselstrøm, såsom den der strømmer fra stikkontakten eller jævnstrøm som den, der leveres af et batteri.
Hvordan fungerer en elektrisk motor?
Det grundlæggende princip bag en elektrisk motor er, at der skal være en trådspole, der er fri til at rotere i nærvær af et eksternt magnetfelt.
Når strøm passeres gennem trådspolen, producerer interaktionen mellem strøm og felt et drejningsmoment, der får spolen til at rotere. Denne rotation kan f.eks. Bruges til at rotere dækkene på en legetøjsbil, eller den kan drive en krumtapaksel og konvertere rotationsbevægelsen til lineær bevægelse.
Sådan laver du din egen elmotor
Nogle gange er den bedste måde at forstå, hvordan en motor fungerer, at bygge en selv. Du kan bygge en simpel jævnstrømsmotor med almindelige husholdningsartikler.
Ved at sende strøm gennem en omhyggeligt formet ledning i nærvær af et magnetfelt kan vi skabe en del af vores kredsløb, der vil rotere, så vi kan konvertere elektrisk energi til mekanisk energi.
Ting, du har brug for
- Snoet ledning
- D-celle 1,5-V batteri
- 2 papirclips
- Permanent magnet
- Bånd
Lav en trådspole ved at vikle viklingstråd rundt om et "D" celle 1,5-V batteri et antal gange (batteriet fungerer som en form; fjern spolen, når den er opviklet). Lad ca. 2 til 3 cm stikke ud fra begge ender. Sørg for, at alle drejninger er viklet i samme retning.
Spolen skal være afbalanceret i disse ender, så den let drejer, når den placeres i holderen, der leveres af papirclipsene. Du skal holde spolen sammen ved at dreje den sidste løkke rundt om spolerne for at pakke spolerne sammen.
Når spolen er i den viste position, skal isoleringen kun fjernes på undersiden af en af ledningsenderne, som kommer i kontakt med papirclipsene. Den anden ende skal fjernes helt, hvor den kommer i kontakt med papirclipsen. På denne måde strømmer strøm gennem spolen ca. halvdelen af tiden.
Bøj to papirclips, så de holder spolen som vist og fastgør dem på plads.
Anbring en permanent magnet under din spole.
Tilslut en strømforsyning - f.eks. D-batteriet, som du brugte som formular - til papirclipsene.
Prøv at starte din motor ved at give spolen et lille spin. Prøv, juster, prøv, juster, prøv og juster igen, indtil du lykkes!
Hvordan virker det?
Hvis spolen er orienteret som vist på billedet, passerer strømmen med uret gennem spolen, og magnetfeltet peger opad, så toppen af spolen vil mærke en kraft, der peger ud (i forhold til den computerskærm, du ser dette på), og bunden af spolen vil føle en kraft, der peger i. Dette får spolen til at rotere.
Når din spole har roteret 180 grader, flyder strømmen derefter mod uret. Men da du har fjernet halvdelen af ledningen, flyder der ingen strøm i den tid, hvor spolen er inverteret. Dette er for at vi ikke ender med en kraft i den modsatte retning, der gør spolen omvendt i stedet for at fortsætte.
Forudsat at det indledende skub på grund af feltet er stærkt nok, vil spolen vende forbi 180 grader og gøre det komplet rotation, mod slutningen af hvilken strøm strømmer på en sådan måde, at en kraft får den til at foretage en anden rotation lige som Før. Hvis alt er afbalanceret godt nok, skal motoren rotere temmelig hurtigt og i lang tid.
Kommercielle motordele
Komponenterne til en kommerciel motor inkluderer følgende:
Det anker er den kraftproducerende del af motoren. Det kan være placeret på rotor (roterende del) eller stator (stationær del.) Armaturet består af trådspoler, der interagerer med magnetfeltet, når strøm passerer igennem. I vores hjemmelavede motor var spolen anker og rotor, og papirclipsene fungerede som stator.
Børster tillad, at der overføres strøm til rotoren, når den roterer. I vores hjemmelavede motor tjente papirclipsens og kobbertrådens kontaktpunkt det samme formål.
EN kommutator tjener til periodisk at vende den aktuelle retning. Dette er nødvendigt i en jævn- eller jævnstrømsmotor, men normalt ikke i en vekselstrøm eller vekselstrømsmotor, fordi strømmen allerede skifter retning. Vi opnåede on / off strøm i vores motor ved at holde den ene side af kontakttråden isoleret.
EN feltmagnet eller felt spoler (elektromagneter) skaber det nødvendige magnetfelt.
Det aksel er et stangformet stykke justeret med rotorens rotationsakse, således at det roterer sammen med rotoren. De vandrette ender af vores hjemmelavede motor var i det væsentlige en aksel.
EN tandhjul er et lille gear, der kan bruges til at overføre motorbevægelsen til en anden genstand eller del af en maskine.
Typer af elektriske motorer
Der er mange forskellige typer elektriske motorer. Mens den først blev opdelt som AC- eller DC-motorer, er mange andre variationer også mulige. Uanset om det er tungt, let, landbrugsarbejde eller generelt formål, er blot nogle få af de mange typer anført her.
EN enfaset motor fungerer fra en vekselstrømsforsyning.
EN trefaset motor er en, der drives af tre alternerende strømme af den samme frekvens ud af fase med hinanden.
EN synkron motor er en motor, hvis rotationsperiode er et heltal multiple af vekselstrømsfrekvensen.
I en asynkron eller induktionsmotor, genereres den elektriske strøm i rotoren ved elektromagnetisk induktion fra magnetfeltet i statorviklingen.
EN trinmotor er en børsteløs DC-motor, der bryder en fuld rotation i lige store trin. Motoren kan bevæge sig og holde ved et hvilket som helst trin.
Elektriske generatorer
Elektriske generatorer er det modsatte af elektriske motorer; de tager mekanisk energi og omdanner den til elektrisk energi. Dette kan gøres på mange forskellige måder.
For eksempel kan vindenergi bruges til at dreje en vindgenerators ventilatorblade, som drejer en rotor inde i generatoren, og den elektromagnetiske induktion, der resulterer, får strøm til at strømme. Vandkraftværker fungerer på samme måde, hvor det faldende vand drejer knivene i en turbine.