Elektromotoren: Was sind sie und wie funktionieren sie?

Elektromotoren werden ständig verwendet, um Geräte anzutreiben, die wir täglich verwenden. Ob ein Lüftermotor, der Sie an heißen Tagen kühl hält, der Motor in Ihrem Laubbläser oder ein Elektroauto, ohne Elektromotoren wäre die Welt eine ganz andere.

Was ist ein Elektromotor?

Ein Elektromotor ist eine Maschine, die elektrische Energie in mechanische Energie (insbesondere kinetische Energie oder Bewegungsenergie) umwandeln kann. Dies wird typischerweise erreicht, indem die Beziehung zwischen Elektrizität und Magnetismus ausgenutzt wird.

Elektromotoren können mit Wechselstrom betrieben werden, wie er beispielsweise aus Ihrer Steckdose fließt, oder mit Gleichstrom, wie er von einer Batterie geliefert wird.

Wie funktioniert ein Elektromotor?

Das Grundprinzip eines Elektromotors besteht darin, dass eine Drahtspule vorhanden sein muss, die sich bei Vorhandensein eines externen Magnetfelds frei drehen kann.

Wenn Strom durch die Drahtspule geleitet wird, erzeugt die Wechselwirkung zwischen dem Strom und dem Feld ein Drehmoment, wodurch sich die Spule dreht. Diese Drehung kann zum Beispiel zum Drehen der Reifen eines Spielzeugautos verwendet werden oder eine Kurbelwelle antreiben und die Drehbewegung in eine Linearbewegung umwandeln.

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So bauen Sie Ihren eigenen Elektromotor

Manchmal ist der beste Weg, um zu verstehen, wie ein Motor funktioniert, selbst einen zu bauen. Sie können einen einfachen Gleichstrommotor mit gewöhnlichen Haushaltsgegenständen bauen.

Indem wir in Gegenwart eines Magnetfelds Strom durch einen sorgfältig geformten Draht senden, können wir ein Teil unseres Kreislaufs, der sich dreht und es uns ermöglicht, elektrische Energie in mechanische umzuwandeln Energie.

Dinge, die du brauchen wirst

  • Wickeldraht
  • D-Zellen 1,5-V-Batterie
  • 2 Büroklammern
  • Dauermagnet
  • Band

    Machen Sie eine Drahtspule, indem Sie Draht mehrmals um eine 1,5-V-Batterie mit einer "D" -Zelle wickeln (die Batterie dient als Form; entfernen Sie die Spule, wenn Sie fertig gewickelt sind). An beiden Enden etwa 2 bis 3 cm herausstehen lassen. Stellen Sie sicher, dass alle Windungen in die gleiche Richtung gewickelt sind.

    Die Spule sollte an diesen Enden gut ausbalanciert sein, damit sie sich leicht drehen lässt, wenn sie in die Halterung gelegt wird, die von den Büroklammern bereitgestellt wird. Sie sollten die Spule zusammenhalten, indem Sie die letzte Schlaufe um die Spulen drehen, um die Spulen zusammenzuwickeln.

    Wenn sich die Spule in der gezeigten Position befindet, sollte die Isolierung eines der Drahtenden, die die Büroklammern berühren, nur an der Unterseite entfernt werden. Das andere Ende sollte vollständig abisoliert werden, wo es die Büroklammer berührt. Auf diese Weise fließt etwa die Hälfte der Zeit Strom durch die Spule.

    Biegen Sie zwei Büroklammern so, dass sie die Spule wie abgebildet halten und befestigen Sie sie.

    Platzieren Sie einen Permanentmagneten unter Ihrer Spule.

    Schließen Sie ein Netzteil – beispielsweise die D-Batterie, die Sie als Formular verwendet haben – an die Büroklammern an.

    Versuchen Sie, Ihren Motor zu starten, indem Sie der Spule eine kleine Drehung geben. Versuchen, anpassen, versuchen, anpassen, versuchen und erneut anpassen, bis Sie erfolgreich sind!

Wie funktioniert es?

Wenn die Spule wie im Bild gezeigt ausgerichtet ist, Strom im Uhrzeigersinn durch die Spule fließt und das Magnetfeld nach oben zeigt, dann ist die Oberseite des Spule spürt eine Kraft, die zeigt (relativ zu dem Computerbildschirm, auf dem Sie dies sehen), und die Unterseite der Spule wird eine Kraft fühlen, die zeigt im. Dadurch dreht sich die Spule.

Sobald sich Ihre Spule um 180 Grad gedreht hat, würde der Strom gegen den Uhrzeigersinn fließen. Da Sie jedoch die Hälfte des Drahtes abisoliert haben, fließt während der Zeit, in der die Spule invertiert ist, kein Strom. Dies ist so, dass wir nicht mit einer Kraft in die entgegengesetzte Richtung enden, die die Spule umkehrt, anstatt weiterzumachen.

Vorausgesetzt, der anfängliche Schub aufgrund des Feldes ist stark genug, wird die Spule über 180 Grad gedreht, wodurch eine vollständige Drehung, gegen deren Ende Strom so fließt, dass eine Kraft ihn zu einer weiteren Drehung veranlasst, ebenso wie Vor. Wenn alles gut genug ausbalanciert ist, sollte der Motor ziemlich schnell und lange drehen.

Kommerzielle Motorteile

Zu den Komponenten eines kommerziellen Motors gehören:

Das Anker ist der leistungserzeugende Teil des Motors. Es kann sich auf dem befinden Rotor (rotierendes Teil) oder die Stator (stationärer Teil.) Der Anker besteht aus Drahtspulen, die bei Stromdurchfluss mit dem Magnetfeld interagieren. In unserem selbstgebauten Motor war die Spule Anker und Rotor und die Büroklammern dienten als Stator.

Bürsten ermöglichen, dass beim Drehen Strom auf den Rotor übertragen wird. Bei unserem selbstgebauten Motor diente die Kontaktstelle der Büroklammern und des Kupferdrahts dem gleichen Zweck.

EIN Kommutator dient dazu, die Stromrichtung periodisch umzukehren. Dies wird bei einem Gleichstrom- oder Gleichstrommotor benötigt, aber normalerweise nicht bei einem Wechselstrom- oder Wechselstrommotor, da der Strom bereits die Richtung ändert. Wir haben den Ein-/Aus-Strom in unserem Motor erreicht, indem wir eine Seite des Fahrdrahts isoliert halten.

EIN Feldmagnet oder Feldspulen (Elektromagnete) erzeugen das notwendige Magnetfeld.

Das Achse ist ein stabförmiges Stück, das mit der Rotationsachse des Rotors ausgerichtet ist, so dass es sich zusammen mit dem Rotor dreht. Die horizontalen Enden unseres selbstgebauten Motors waren im Wesentlichen eine Achse.

EIN Ritzel ist ein kleines Zahnrad, das verwendet werden kann, um die Motorbewegung auf ein anderes Objekt oder einen Teil einer Maschine zu übertragen.

Arten von Elektromotoren

Es gibt viele verschiedene Arten von Elektromotoren. Zunächst unterteilt in AC- oder DC-Motoren, sind aber auch viele andere Variationen möglich. Ob für Heavy Duty, Light Duty, Farm Duty oder Allzweck, hier sind nur einige der vielen Typen aufgeführt.

EIN Einphasenmotor wird mit einer Wechselstromversorgung betrieben.

EIN Drehstrommotor ist einer, der von drei gegenphasigen Wechselströmen derselben Frequenz angetrieben wird.

EIN Synchronmotor ist ein Motor, dessen Rotationsperiode ein ganzzahliges Vielfaches der Wechselstromfrequenz ist.

In einem (n asynchron oder Induktionsmotorwird der elektrische Strom im Rotor durch elektromagnetische Induktion aus dem Magnetfeld der Statorwicklung erzeugt.

EIN Schrittmotor ist ein bürstenloser Gleichstrommotor, der eine volle Umdrehung in gleiche Schritte zerlegt. Der Motor kann sich bei jedem Schritt bewegen und halten.

Elektrische Generatoren

Elektrische Generatoren sind das Gegenteil von Elektromotoren; sie nehmen mechanische Energie auf und wandeln sie in elektrische Energie um. Dies kann auf viele verschiedene Arten erfolgen.

Windenergie kann beispielsweise verwendet werden, um die Lüfterblätter eines Windgenerators zu drehen, die einen Rotor im Generator drehen, und die daraus resultierende elektromagnetische Induktion lässt Strom fließen. Ähnlich arbeiten Wasserkraftwerke, bei denen das fallende Wasser die Schaufeln einer Turbine antreibt.

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