Sähkömoottoreita käytetään jatkuvasti päivittäin käyttämiemme laitteiden virtalähteeseen. Olipa kyseessä tuuletinmoottori, joka pitää sinut viileänä kuumana päivänä, lehtipuhaltimen moottori tai sähköauto, ilman sähkömoottoreita, maailma olisi aivan erilainen paikka.
Mikä on sähkömoottori?
Sähkömoottori on kone, joka voi muuntaa sähköenergian mekaaniseksi energiaksi (erityisesti liike-energiaksi tai liikeenergiaksi). Tämä saavutetaan tyypillisesti hyödyntämällä sähkön ja magnetismin välistä suhdetta.
Sähkömoottorit voivat saada virtansa vaihtovirrasta, kuten seinäpistorasiasta tulevasta virrasta, tai tasavirrasta, kuten akun toimittamasta.
Kuinka sähkömoottori toimii?
Sähkömoottorin perusperiaate on, että on oltava lankakäämi, joka voi vapaasti pyöriä ulkoisen magneettikentän läsnä ollessa.
Kun virta kulkee lankakelan läpi, virran ja kentän välinen vuorovaikutus tuottaa vääntömomentin, joka saa kelan pyörimään. Tätä kiertoa voidaan käyttää esimerkiksi leikkiauton renkaiden pyörittämiseen, tai se voi ajaa kampiakselia ja muuntaa pyörimisliikkeen lineaariseksi liikkeeksi.
Kuinka tehdä oma sähkömoottori
Joskus paras tapa ymmärtää moottorin toiminta on rakentaa itse. Voit rakentaa yksinkertaisen tasavirtamoottorin tavallisilla taloustavarilla.
Lähettämällä virtaa huolellisesti muotoillun langan läpi magneettikentän läsnä ollessa voimme luoda osa piiristämme, joka pyörii, jolloin voimme muuntaa sähköenergian mekaaniseksi energiaa.
Tarvittavat asiat
- Käämityslanka
- D-kennoinen 1,5 V -akku
- 2 paperiliitintä
- Kestomagneetti
- Nauha
Tee lankakäämi kiertämällä käämilanka 1,5 kertaa "D" -kennon ympärille useita kertoja (akku toimii muotona; poista kela käämityksen jälkeen). Jätä noin 2-3 cm kiinni molemmista päistä. Varmista, että kaikki käännökset on kääritty samaan suuntaan.
Kelan on oltava tasapainossa näissä päissä, jotta se kääntyy helposti, kun se asetetaan paperiliittimien tarjoamaan kehtoon. Sinun tulisi pitää kela yhdessä kiertämällä viimeinen silmukka kelojen ympärille, jotta kelat kääritään yhteen.
Kun kela on esitetyssä asennossa, erään johtimen päistä, jotka koskettavat paperiliittimiä, eristys tulisi poistaa vain pohjapuolelta. Toinen pää on irrotettava kokonaan kohdasta, jossa se koskettaa paperiliittimiä. Tällä tavalla virta virtaa kelan läpi noin puolet ajasta.
Taivuta kaksi paperiliitintä siten, että ne pitävät kelaa kuvan osoittamalla tavalla ja kiinnittävät ne paikoilleen.
Aseta kestomagneetti kelan alle.
Liitä virtalähde - kuten lomakkeessa käyttämäsi D-paristo - paperiliittimiin.
Yritä käynnistää moottori antamalla kelalle pieni kierros. Yritä, säädä, yritä, säädä, yritä ja säädä uudelleen, kunnes onnistut!
Kuinka se toimii?
Jos kela on suunnattu kuvan osoittamalla tavalla, virta kulkee kelan läpi myötäpäivään ja magneettikenttä osoittaa ylöspäin, sitten kela tuntee voiman osoittavan (suhteessa tietokoneen näyttöön, jota katselet tätä), ja kelan alaosa tuntee voiman osoittavan sisään. Tämä aiheuttaa kelan pyörimisen.
Kun kela on kiertänyt 180 astetta, virta virtaisi sitten vastapäivään. Koska olet kuitenkin irrotanut puolet langasta, virtaa ei virtaa kelan kääntämisen aikana. Tämä johtuu siitä, että emme pääse voimaan vastakkaiseen suuntaan, joka saa kelan kääntymään jatkamisen sijaan.
Jos pellon aiheuttama alkutyöntö on riittävän vahva, kela kääntyy yli 180 asteen, jolloin se on täydellinen kierto, jonka loppua kohti virta virtaa siten, että voima saa sen tekemään toisen pyörimisen aivan kuten ennen. Jos kaikki on tasapainossa riittävän hyvin, moottorin tulisi pyöriä melko nopeasti ja pitkään.
Kaupalliset moottorin osat
Kaupallisen moottorin komponentit sisältävät seuraavat:
ankkuri on moottorin virtaa tuottava osa. Se voi sijaita roottori (pyörivä osa) tai staattori (kiinteä osa.) Ankkuri koostuu lankakeloista, jotka ovat vuorovaikutuksessa magneettikentän kanssa, kun virta kulkee. Kotitekoisessa moottorissamme kela oli ankkuri ja roottori ja paperiliittimet toimivat staattorina.
Harjat anna virran siirtyä roottoriin sen pyöriessä. Kotitekoisessa moottorissamme paperiliittimien ja kuparilangan yhteyspiste palveli samaa tarkoitusta.
A kommutaattori palvelee ajoittain nykyisen suunnan kääntämistä. Tätä tarvitaan tasavirta- tai tasavirtamoottorissa, mutta ei yleensä vaihtovirrassa tai vaihtovirtamoottorissa, koska virta muuttaa jo suuntaa. Saavutimme päälle / pois virran moottorissamme pitämällä ajolangan toisen puolen eristettynä.
A kenttämagneetti tai kenttä kelat (sähkömagneetit) luovat tarvittavan magneettikentän.
akseli on sauvanmuotoinen kappale, joka on linjassa roottorin pyörimisakselin kanssa siten, että se pyörii roottorin mukana. Kotitekoisen moottorimme vaakasuorat päät olivat olennaisesti akseli.
A hammaspyörä on pieni vaihde, jota voidaan käyttää moottorin liikkeen siirtämiseen toiseen esineeseen tai koneen osaan.
Sähkömoottorityypit
Sähkömoottoreita on monia erilaisia. Vaikka ne on ensin jaettu AC- tai DC-moottoreiksi, myös monet muut muunnelmat ovat mahdollisia. Olipa kyseessä raskas, kevyt, maatila tai yleiskäyttö, vain muutama monista tyypeistä on lueteltu tässä.
A yksivaiheinen moottori toimii pois päältä yhdestä vaihtovirtalähteestä.
A kolmivaiheinen moottori on yksi, jota ohjaa kolme saman taajuuden vaihtovirtaa, jotka ovat vaiheen ulkopuolella.
A synkronimoottori on moottori, jonka pyörimisjakso on vaihtotaajuuden kokonaisluku.
Vuonna asynkroninen tai induktiomoottori, roottorin sähkövirta syntyy staattorin käämityksen magneettikentän sähkömagneettisella induktiolla.
A askelmoottori on harjaton tasavirtamoottori, joka hajottaa täydellisen pyörimisen yhtä suuriksi. Moottori voi liikkua ja pitää kiinni missä tahansa vaiheessa.
Sähkögeneraattorit
Sähkögeneraattorit ovat päinvastaisia kuin sähkömoottorit; ne ottavat mekaanisen energian ja muuttavat sen sähköenergiaksi. Tämä voidaan tehdä monin eri tavoin.
Esimerkiksi tuulienergiaa voidaan käyttää tuuligeneraattorin tuulettimen siipien kääntämiseen, jotka kääntävät generaattorin sisällä olevaa roottoria, ja tuloksena olevan sähkömagneettisen induktion vuoksi virta virtaa. Vesivoimalaitokset toimivat samalla tavalla, kun putoava vesi kääntää terät turbiinissa.