Die Unterschiede zwischen Motoren und Generatoren

Motoren und Generatoren sind elektromagnetische Geräte. Sie haben stromführende Schleifen, die in Magnetfeldern rotieren. Dieses sich schnell ändernde Magnetfeld erzeugt elektromotorische Kräfte, die als EMK oder Spannung bezeichnet werden. Elektromotoren und Generatoren sind das Gegenteil von einander. Elektromotoren wandeln elektrische Energie in mechanische Energie um, während elektrische Generatoren mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln.

Elektromotoren und Generatoren haben stromführende Schleifen, die sich ständig in einem Magnetfeld drehen. Die Schleifen sind um einen Eisenkern gewickelt, der als Anker bezeichnet wird und das Magnetfeld in ihnen verstärkt. Der Strom in den Schleifen kehrt die Richtung um, wodurch sich der Anker und damit die Schleifen ständig drehen. Durch die Richtungsänderung der Schleifen wird eine induzierte EMK erzeugt.

EMF ist die Abkürzung für elektromotorische Kraft. Es ist keine Kraft, sondern die Potenzialdifferenz zwischen den Anschlüssen eines Geräts, die eine Energieform in elektrische Energie umwandelt. Eine Batterie zum Beispiel wandelt chemische Energie in elektrische Energie um und ist somit eine Quelle für elektromagnetische Felder. Eine Potentialdifferenz ist eine Spannung.

Die durch die Bewegung der Schleifen erzeugte induzierte EMK wird umso größer, je schneller sich das Magnetfeld ändert. Dies ist das Faradaysche Induktionsgesetz, benannt nach seinem Entdecker, dem renommierten Physiker Michael Faraday.

Wechselstromgeneratoren sind das Gegenteil von Motoren, da sie mechanische Energie in elektrische umwandeln. Mechanische Energie wird verwendet, um die Schleifen im Magnetfeld zu drehen, und die erzeugte EMK ist eine Sinuswelle, die sich zeitlich ändert. Dampf aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe wie Kohle, Öl und Erdgas ist in Ländern wie den Vereinigten Staaten eine gängige Quelle. In Europa wird die Kernspaltung zur Dampferzeugung genutzt. In einigen Wasserkraftwerken, wie zum Beispiel in den Niagarafällen, wird Wasserdruck verwendet, um die Turbinen zu drehen. Turbinen sind Rotoren mit Leitschaufeln oder Laufschaufeln. Wind und Wasser werden häufig nicht als fossile Brennstoffe für mechanische Energiequellen verwendet, da sie nicht so effizient und teurer sind.

Wechselstrommotoren wandeln elektrische Energie in mechanische um. Ein Wechselstrom wird verwendet, um die Schleifen im Magnetfeld zu drehen. Die meisten Wechselstrommotoren erzeugen den Strom durch Induktion. Ein Elektromagnet erzeugt das Magnetfeld und verwendet die gleiche Spannung wie die Spulen.

Gleichstrommotoren und -generatoren ähneln ihren Wechselstrom-Gegenstücken, haben jedoch einen geteilten Ring, der als Kommutator bezeichnet wird. Der Kommutator ist an elektrischen Kontakten befestigt, die Bürsten genannt werden. Die sich ändernde Stromrichtung durch den Kommutator bewirkt eine Drehung des Ankers und damit der Schleifen. Das Magnetfeld, in dem sich der Anker dreht, kann ein Permanentmagnet oder Elektromagnet sein. Gleichstromgeneratoren haben eine erzeugte EMK ist Gleichstrom.

Alle Motoren sind Generatoren. Die EMK in einem Generator erhöht seinen Wirkungsgrad, aber eine EMK in einem Motor trägt zu Energieverschwendung und Ineffizienz in seiner Leistung bei. Eine Gegen-EMK ist ein Widerstand gegen Veränderungen in einem Magnetfeld. Eine Gegen-EMK tritt in einem Motor nach dem Einschalten auf, jedoch nicht sofort. Es reduziert den Strom in der Schleife und wird größer, wenn die Drehzahl des Motors zunimmt. Dadurch steigt auch der Leistungsbedarf des Motors, insbesondere bei sehr großen Belastungen.