מנועים חשמליים: מה הם ואיך הם עובדים?

מנועים חשמליים משמשים כל הזמן להפעלת מכשירים בהם אנו משתמשים מדי יום. בין אם מדובר במנוע מאוורר שמצנן אתכם ביום חם, המנוע במפוח העלים שלכם או מכונית חשמלית, ללא מנועים חשמליים, העולם יהיה מקום אחר לגמרי.

מנוע חשמלי הוא מכונה שיכולה להמיר אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית (במיוחד אנרגיה קינטית, או אנרגיית התנועה). זה מושג בדרך כלל על ידי ניצול הקשר בין חשמל ומגנטיות.

מנועים חשמליים עשויים להיות מופעלים על ידי זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם מתח שקע בקיר או זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם מתח.

העיקרון הבסיסי שמאחורי מנוע חשמלי הוא שצריך להיות סליל חוט הפנוי לסיבוב בנוכחות שדה מגנטי חיצוני.

כאשר הזרם מועבר דרך סליל התיל, האינטראקציה בין הזרם לשדה מייצרת מומנט וגורם לסיבוב הסליל. בעזרת סיבוב זה ניתן לסובב את הצמיגים במכונית צעצוע, למשל, או שהוא יכול להניע פיר ארכובה ולהמיר את תנועת הסיבוב לתנועה ליניארית.

לפעמים הדרך הטובה ביותר להבין כיצד עובד מנוע היא לבנות כזה בעצמך. אתה יכול לבנות מנוע DC פשוט עם חפצים ביתיים נפוצים.

על ידי שליחת זרם דרך חוט מעוצב בקפידה בנוכחות שדה מגנטי, אנו יכולים ליצור חלק מהמעגל שלנו שיסובב, ויאפשר לנו להמיר אנרגיה חשמלית למכנית אֵנֶרְגִיָה.

• חוט מתפתל
• סוללת 1.5 וולט תא
• 2 מהדקי נייר
• מגנט קבוע
• סרט הדבקה

אם הסליל מכוון כפי שמוצג בתמונה, הזרם עובר בכיוון השעון דרך הסליל והשדה המגנטי מצביע כלפי מעלה, ואז החלק העליון של סליל ירגיש כוח מצביע (יחסית למסך המחשב עליו אתה צופה) ותחתית הסליל תחוש כיוון שמצביע ב. זה יגרום לסיבוב של הסליל.

לאחר שהסליל שלך הסתובב 180 מעלות, הזרם יזרום נגד כיוון השעון. עם זאת, מכיוון שפשטת מחצית החוט, שום זרם לא יזרום במהלך הפיכת הסליל. זאת על מנת שלא נגמור עם כוח בכיוון ההפוך שהופך את הסליל לאחור במקום להמשיך.

בתנאי שהדחיפה הראשונית בגלל השדה תהיה חזקה מספיק, הסליל יחלוף על פני 180 מעלות ויהיה שלם סיבוב, לקראת סופו זורם זרם באופן שכוח גורם לו לבצע סיבוב נוסף בדיוק כמו לפני. אם הכל מאוזן מספיק, המנוע צריך להסתובב די מהר ולמשך זמן רב.

רכיבי המנוע המסחרי כוללים את הדברים הבאים:

ה עוֹגֶן הוא החלק המייצר כוח של המנוע. יתכן שהוא ממוקם על רוטור (חלק מסתובב) או גַלגַל מְכַוֵן (חלק נייח.) האבזור מורכב מסלילי חוט המתקשרים עם השדה המגנטי כאשר הזרם עובר. במנוע הביתי שלנו, הסליל היה האבזור והרוטור והמהדקים שימשו כסטטור.

מברשות לאפשר העברת זרם לרוטור תוך כדי סיבובו. במנוע הביתי שלנו, נקודת המגע של המהדקים וחוט הנחושת שימשה לאותה מטרה.

א קוֹמוּטָטוֹר משמש כדי להפוך את הכיוון הנוכחי מעת לעת. זה נחוץ בזרם ישר, או במנוע DC, אך בדרך כלל לא במנוע זרם חילופין, או במנוע AC מכיוון שהזרם כבר משנה כיוון. השגנו זרם הפעלה / כיבוי במנוע שלנו על ידי שמירה על צד אחד של חוט המגע מבודד.

א מגנט שדה אוֹ סלילי שדה (אלקטרומגנטים) יוצרים את השדה המגנטי הדרוש.

ה סֶרֶן הוא חתיכה בצורת מוט מיושרת לציר הסיבוב של הרוטור כך שהיא מסתובבת יחד עם הרוטור. הקצוות האופקיים של המנוע הביתי שלנו היו למעשה ציר.

א אֶבְרָה הוא הילוך קטן שיכול לשמש להעברת התנועה המוטורית לאובייקט אחר או לחלק ממכונה.

ישנם סוגים רבים ושונים של מנועים חשמליים. בעוד שמחולק לראשונה כמנועי AC או DC, אפשר גם וריאציות רבות אחרות. בין אם למטלות כבדות, לעבודות קלות, לעבודות חקלאיות או למטרות כלליות, רק כמה מהסוגים הרבים מפורטים כאן.

א מנוע חד פאזי פועל מאספקת חשמל אחת.

א מנוע תלת פאזי הוא אחד שמונע על ידי שלושה זרמים מתחלפים של אותו תדר מחוץ לשלב זה עם זה.

א מנוע סינכרוני הוא מנוע שתקופת הסיבוב שלו היא מכפל שלם של תדר ה- AC.

בתוך אסינכרוני אוֹ מנוע אינדוקציה, הזרם החשמלי ברוטור נוצר על ידי אינדוקציה אלקטרומגנטית מהשדה המגנטי של סלילת הסטטור.

א מנוע צעדים הוא מנוע DC ללא מברשות המפרק סיבוב מלא לשלבים שווים. המנוע יכול לנוע ולהחזיק בכל אחת מהשלבים.

גנרטורים חשמליים הם ההפך של מנועים חשמליים; הם לוקחים אנרגיה מכנית וממירים אותה לאנרגיה חשמלית. ניתן לעשות זאת בדרכים רבות ושונות.

לדוגמא, ניתן להשתמש באנרגיית רוח כדי להפוך את להבי המאוורר של גנרטור הרוח, שמסובבים רוטור בתוך הגנרטור, ואת האינדוקציה האלקטרומגנטית שגורמת לכך גורמת לזרם זרם. תחנות כוח הידרואלקטריות פועלות באופן דומה, כאשר המים הנופלים הופכים את הלהבים בטורבינה.