Les moteurs électriques sont utilisés tout le temps pour alimenter les appareils que nous utilisons tous les jours. Qu'il s'agisse d'un moteur de ventilateur qui vous garde au frais par une journée chaude, du moteur de votre souffleur de feuilles ou d'une voiture électrique, sans moteurs électriques, le monde serait un endroit très différent.
Qu'est-ce qu'un moteur électrique ?
Un moteur électrique est une machine qui peut convertir l'énergie électrique en énergie mécanique (en particulier l'énergie cinétique, ou l'énergie du mouvement). Ceci est généralement réalisé en exploitant la relation entre l'électricité et le magnétisme.
Les moteurs électriques peuvent être alimentés par un courant alternatif, tel que celui provenant de votre prise murale, ou un courant continu tel que celui fourni par une batterie.
Comment fonctionne un moteur électrique ?
Le principe de base d'un moteur électrique est qu'il doit y avoir une bobine de fil qui est libre de tourner en présence d'un champ magnétique externe.
Lorsque le courant traverse la bobine de fil, l'interaction entre le courant et le champ produit un couple, provoquant la rotation de la bobine. Cette rotation peut être utilisée pour faire tourner les pneus d'une petite voiture, par exemple, ou elle peut entraîner un vilebrequin et convertir le mouvement de rotation en mouvement linéaire.
Comment fabriquer votre propre moteur électrique
Parfois, la meilleure façon de comprendre le fonctionnement d'un moteur est d'en construire un vous-même. Vous pouvez construire un simple moteur à courant continu avec des articles ménagers courants.
En envoyant du courant à travers un fil soigneusement formé en présence d'un champ magnétique, nous pouvons créer une partie de notre circuit qui va tourner, nous permettant de convertir l'énergie électrique en mécanique énergie.
Choses dont vous aurez besoin
- Fil de bobinage
- Pile D de 1,5 V
- 2 trombones
- Aimant permanent
- Enregistrer
Faites une bobine de fil en enroulant plusieurs fois le fil d'enroulement autour d'une pile « D » de 1,5 V (la pile sert de forme; retirer la bobine une fois le bobinage terminé). Laissez environ 2 à 3 cm dépasser des deux extrémités. Assurez-vous que toutes les spires sont enroulées dans le même sens.
La bobine doit être bien équilibrée sur ces extrémités afin qu'elle tourne facilement lorsqu'elle est placée dans le berceau fourni par les trombones. Vous devez maintenir la bobine ensemble en tordant la dernière boucle autour des bobines pour envelopper les bobines ensemble.
Lorsque la bobine est dans la position indiquée, l'isolation de l'une des extrémités du fil, qui entrera en contact avec les trombones, doit être retirée du côté inférieur uniquement. L'autre extrémité doit être complètement dénudée à l'endroit où elle entre en contact avec le trombone. De cette façon, le courant traversera la bobine environ la moitié du temps.
Pliez deux trombones de manière à ce qu'ils maintiennent la bobine comme indiqué et fixez-les en place.
Placez un aimant permanent sous votre bobine.
Connectez une alimentation - telle que la pile D que vous avez utilisée comme formulaire - aux trombones.
Essayez de démarrer votre moteur en faisant tourner légèrement la bobine. Essayez, ajustez, essayez, ajustez, essayez et ajustez encore jusqu'à ce que vous réussissiez !
Comment ça marche?
Si la bobine est orientée comme indiqué sur l'image, le courant passe dans le sens horaire à travers la bobine et le champ magnétique pointe vers le haut, puis le haut de la la bobine ressentira une force pointée (par rapport à l'écran d'ordinateur sur lequel vous visualisez cela), et le bas de la bobine ressentira une force pointée dans. Cela entraînera la rotation de la bobine.
Une fois que votre bobine a tourné à 180 degrés, le courant circulerait alors dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Cependant, puisque vous avez dénudé la moitié du fil, aucun courant ne circulera pendant le temps que la bobine est inversée. C'est pour que nous ne nous retrouvions pas avec une force dans la direction opposée faisant inverser la bobine au lieu de continuer.
À condition que la poussée initiale due au champ soit suffisamment forte, la bobine basculera au-delà de 180 degrés, faisant un rotation, vers la fin de laquelle le courant circule de telle manière qu'une force lui fait faire une autre rotation tout comme avant que. Si tout est suffisamment équilibré, le moteur doit tourner assez rapidement et longtemps.
Pièces de moteur commerciales
Les composants d'un moteur commercial sont les suivants :
le armature est la partie productrice d'énergie du moteur. Il peut être situé sur le rotor (partie tournante) ou le stator (partie fixe.) L'armature est constituée de bobines de fil qui interagissent avec le champ magnétique lors du passage du courant. Dans notre moteur fait maison, la bobine était l'armature et le rotor et les trombones servaient de stator.
Brosses permettre au courant d'être transféré au rotor lorsqu'il tourne. Dans notre moteur fait maison, le point de contact des trombones et du fil de cuivre servait le même but.
UNE commutateur sert à inverser périodiquement le sens du courant. Ceci est nécessaire dans un moteur à courant continu ou à courant continu, mais généralement pas dans un moteur à courant alternatif ou à courant alternatif, car le courant change déjà de direction. Nous avons obtenu un courant marche/arrêt dans notre moteur en gardant un côté du fil de contact isolé.
UNE aimant de champ ou alors bobines de champ (électro-aimants) créent le champ magnétique nécessaire.
le essieu est une pièce en forme de tige alignée avec l'axe de rotation du rotor de telle sorte qu'elle tourne avec le rotor. Les extrémités horizontales de notre moteur fait maison étaient essentiellement un essieu.
UNE pignon est un petit engrenage qui peut être utilisé pour transférer le mouvement du moteur à un autre objet ou à une partie d'une machine.
Types de moteurs électriques
Il existe de nombreux types de moteurs électriques. Bien qu'ils soient d'abord subdivisés en moteurs à courant alternatif ou à courant continu, de nombreuses autres variantes sont également possibles. Que ce soit pour des travaux lourds, légers, agricoles ou à usage général, quelques-uns des nombreux types sont répertoriés ici.
UNE moteur monophasé fonctionne à partir d'une alimentation CA.
UNE moteur triphasé est celui qui est entraîné par trois courants alternatifs de même fréquence déphasés les uns par rapport aux autres.
UNE Moteur synchrone est un moteur dont la période de rotation est un multiple entier de la fréquence alternative.
Dans un asynchrone ou alors moteur à induction, le courant électrique dans le rotor est généré par induction électromagnétique à partir du champ magnétique de l'enroulement du stator.
UNE moteur pas à pas est un moteur à courant continu sans balais qui divise une rotation complète en étapes égales. Le moteur peut se déplacer et se maintenir à n'importe laquelle des marches.
Générateurs électriques
Les générateurs électriques sont l'inverse des moteurs électriques; ils prennent de l'énergie mécanique et la convertissent en énergie électrique. Cela peut être fait de différentes manières.
Par exemple, l'énergie éolienne peut être utilisée pour faire tourner les pales du ventilateur d'un générateur éolien, qui font tourner un rotor à l'intérieur du générateur, et l'induction électromagnétique qui en résulte fait circuler le courant. Les centrales hydroélectriques fonctionnent de manière similaire, l'eau qui tombe faisant tourner les pales d'une turbine.