Οι διαφορές μεταξύ κινητήρων και γεννητριών

Οι κινητήρες και οι γεννήτριες είναι ηλεκτρομαγνητικές συσκευές. Έχουν βρόχους μεταφοράς ρεύματος που περιστρέφονται σε μαγνητικά πεδία. Αυτό το ταχέως μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο παράγει ηλεκτροκινητικές δυνάμεις, που ονομάζονται emfs ή τάσεις. Οι ηλεκτρικοί κινητήρες και οι γεννήτριες είναι το αντίθετο μεταξύ τους. Οι ηλεκτρικοί κινητήρες μετατρέπουν την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική ενέργεια, ενώ οι ηλεκτρικές γεννήτριες μετατρέπουν τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια.

Οι ηλεκτρικοί κινητήρες και οι γεννήτριες έχουν βρόχους μεταφοράς ρεύματος που περιστρέφονται συνεχώς σε μαγνητικό πεδίο. Οι βρόχοι τυλίγονται γύρω από έναν σίδηρο πυρήνα που ονομάζεται οπλισμός που κάνει το μαγνητικό πεδίο μέσα τους ισχυρότερο. Το ρεύμα στους βρόχους αντιστρέφει την κατεύθυνση προκαλώντας τον οπλισμό και συνεπώς οι βρόχοι περιστρέφονται συνεχώς. Η μεταβαλλόμενη κατεύθυνση των βρόχων προκαλεί τη δημιουργία ενός επαγόμενου emf.

Το Emf είναι συντομότερο για την ηλεκτροκινητική δύναμη. Δεν είναι δύναμη, αλλά είναι η πιθανή διαφορά μεταξύ των ακροδεκτών μιας συσκευής που αλλάζει μια μορφή ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια. Μια μπαταρία, για παράδειγμα, μετατρέπει τη χημική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια, και έτσι είναι πηγή emf. Μια πιθανή διαφορά είναι μια τάση.

Το επαγόμενο emf που δημιουργείται από την κίνηση των βρόχων γίνεται μεγαλύτερο όσο πιο γρήγορα αλλάζει το μαγνητικό πεδίο. Αυτός είναι ο νόμος της επαγωγής του Faraday, ο οποίος πήρε το όνομά του από τον αναλυτή του, τον διάσημο φυσικό Michael Faraday.

Οι γεννήτριες εναλλασσόμενου ρεύματος είναι αντίθετες από τους κινητήρες, επειδή μετατρέπουν τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική. Η μηχανική ενέργεια χρησιμοποιείται για την περιστροφή των βρόχων στο μαγνητικό πεδίο και το παραγόμενο emf είναι ένα ημιτονοειδές κύμα που ποικίλλει στο χρόνο. Ο ατμός που παράγεται από την καύση ορυκτών καυσίμων όπως ο άνθρακας, το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο είναι μια κοινή πηγή σε χώρες όπως οι Ηνωμένες Πολιτείες. Στην Ευρώπη, η πυρηνική σχάση χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ατμού. Σε ορισμένες υδροηλεκτρικές εγκαταστάσεις, όπως εκείνες που βρέθηκαν στους καταρράκτες του Νιαγάρα, χρησιμοποιείται πίεση νερού για την περιστροφή των στροβίλων. Οι στρόβιλοι είναι ρότορες με πτερύγια ή λεπίδες. Ο άνεμος και το νερό δεν χρησιμοποιούνται συνήθως ως ορυκτά καύσιμα για μηχανικές πηγές ενέργειας, επειδή δεν είναι τόσο αποτελεσματικά και είναι πιο δαπανηρά.

Οι κινητήρες AC μετατρέπουν την ηλεκτρική ενέργεια σε αυτή της μηχανικής. Ένα εναλλασσόμενο ρεύμα χρησιμοποιείται για την περιστροφή των βρόχων στο μαγνητικό πεδίο. Οι περισσότεροι κινητήρες AC παράγουν το ρεύμα χρησιμοποιώντας επαγωγή. Ένας ηλεκτρομαγνήτης προκαλεί το μαγνητικό πεδίο και χρησιμοποιεί την ίδια τάση με τα πηνία.

Οι κινητήρες DC και οι γεννήτριες είναι παρόμοιοι με τους αντίστοιχους AC, εκτός από το ότι έχουν ένα διαχωρισμένο δακτύλιο που ονομάζεται commutator. Ο μετατροπέας συνδέεται με ηλεκτρικές επαφές που ονομάζονται βούρτσες. Η μεταβαλλόμενη κατεύθυνση του ρεύματος μέσω του μετατροπέα προκαλεί την περιστροφή του οπλισμού και συνεπώς των βρόχων. Το μαγνητικό πεδίο στο οποίο ο οπλισμός στρέφεται μπορεί να είναι μόνιμος μαγνήτης ή ηλεκτρομαγνήτης. Οι γεννήτριες DC έχουν ένα δημιουργημένο emf είναι συνεχές ρεύμα.

Όλοι οι κινητήρες είναι γεννήτριες. Το emf σε μια γεννήτρια αυξάνει την αποδοτικότητά του, αλλά ένα emf σε έναν κινητήρα συμβάλλει στην σπατάλη ενέργειας και στην αναποτελεσματικότητα στην απόδοσή του. Ένα πίσω emf είναι μια αντίσταση στην αλλαγή σε ένα μαγνητικό πεδίο. Ένα πίσω emf εμφανίζεται σε έναν κινητήρα μετά την ενεργοποίησή του, αν και όχι αμέσως. Μειώνει το ρεύμα στο βρόχο και μεγαλώνει όσο αυξάνεται η ταχύτητα του κινητήρα. Αυτό προκαλεί επίσης αύξηση των απαιτήσεων ισχύος του κινητήρα, ειδικά σε φορτία που είναι πολύ μεγάλα.