Forskellene mellem motorer og generatorer

Motorer og generatorer er elektromagnetiske enheder. De har strømførende sløjfer, der roterer i magnetfelter. Dette hurtigt skiftende magnetfelt producerer elektromotoriske kræfter, kaldet emfs eller spændinger. Elektriske motorer og generatorer er det modsatte af hinanden. Elektriske motorer konverterer elektrisk energi til mekanisk energi, mens elektriske generatorer omdanner mekanisk energi til elektrisk energi.

Elektriske motorer og generatorer har strømførende sløjfer, der kontinuerligt roterer i et magnetfelt. Sløjferne er viklet omkring en jernkerne kaldet en anker, der gør magnetfeltet inde i dem stærkere. Strømmen i sløjferne vender retning, hvilket får ankeret og dermed sløjferne til konstant at rotere. Den skiftende retning af løkkerne får en induceret emf til at genereres.

EMF er en forkortelse for elektromotorisk kraft. Det er ikke en kraft, men er den potentielle forskel mellem terminalerne på en enhed, der ændrer en form for energi til elektrisk energi. Et batteri omdanner for eksempel kemisk energi til elektrisk energi, og det er også en kilde til emf. En potentiel forskel er en spænding.

Den inducerede emf skabt af sløjfernes bevægelse bliver større jo hurtigere magnetfeltet ændres. Dette er Faradays lov om induktion, opkaldt efter opdageren, den berømte fysiker Michael Faraday.

AC-generatorer er modsatte af motorer, fordi de konverterer mekanisk energi til den elektriske. Mekanisk energi bruges til at rotere sløjferne i magnetfeltet, og den genererede emf er en sinusbølge, der varierer i tid. Damp fremstillet af forbrænding af fossile brændstoffer som kul, olie og naturgas er en almindelig kilde i lande som USA. I Europa bruges nuklear fission til at skabe damp. I nogle vandkraftværker, såsom dem, der findes ved Niagara Falls, bruges vandtryk til at rotere møllerne. Turbiner er rotorer med vinger eller knive. Vind og vand bruges ikke almindeligt som fossile brændstoffer til mekaniske energikilder, fordi de ikke er så effektive og er dyrere.

AC-motorer konverterer elektrisk energi til mekanisk. En vekselstrøm bruges til at rotere sløjferne i magnetfeltet. De fleste vekselstrømsmotorer producerer strømmen ved hjælp af induktion. En elektromagnet forårsager magnetfeltet og bruger den samme spænding som spolerne gør.

Jævnstrømsmotorer og generatorer ligner deres vekselstrømsmodstykker, bortset fra at de har en delt ring kaldet en kommutator. Kommutatoren er fastgjort til elektriske kontakter kaldet børster. Den skiftende retning af strømmen gennem kommutatoren får ankeret og dermed sløjferne til at rotere. Det magnetiske felt, som ankeret drejer ind i, kan være en permanent magnet eller elektromagnet. DC-generatorer har en genereret emf er jævnstrøm.

Alle motorer er generatorer. EMF i en generator øger dens effektivitet, men en EMF i en motor bidrager til energispild og ineffektivitet i dens ydeevne. En bagemf er en modstand mod ændring i et magnetfelt. En bagemf vises i en motor, efter at den er tændt, dog ikke med det samme. Det reducerer strømmen i sløjfen og bliver større, når motorens hastighed øges. Dette får motorens effektbehov til også at stige, især under meget store belastninger.