Variklių ir generatorių skirtumai

Varikliai ir generatoriai yra elektromagnetiniai įtaisai. Jie turi srovę nešančias kilpas, kurios sukasi magnetiniuose laukuose. Šis greitai besikeičiantis magnetinis laukas sukuria elektromotorines jėgas, vadinamas emf arba įtampa. Elektros varikliai ir generatoriai yra priešingi vienas kitam. Elektriniai varikliai paverčia elektros energiją mechanine, o elektros generatoriai mechaninę energiją.

Elektriniai varikliai ir generatoriai turi srovę pernešančias kilpas, kurios nuolat sukasi magnetiniame lauke. Kilpos yra suvyniotos aplink geležinę šerdį, vadinamą armatūra, dėl kurios jose esantis magnetinis laukas tampa stipresnis. Srovė kilpose keičia kryptį, todėl armatūra ir todėl kilpos nuolat sukasi. Kintanti kilpų kryptis sukelia generuojamą emf.

Emf yra trumpas elektromotorinė jėga. Tai nėra jėga, bet yra potencialus skirtumas tarp prietaiso gnybtų, kurie vieną energijos formą keičia į elektros energiją. Pavyzdžiui, baterija cheminę energiją paverčia elektros energija, taigi ir emf šaltiniu. Potencialų skirtumas yra įtampa.

Sukeltas emfas, sukurtas kilpų judesiu, didėja, tuo greičiau keičiasi magnetinis laukas. Tai Faradėjaus indukcijos įstatymas, pavadintas jo atradėjo, garsaus fiziko Michaelo Faraday vardu.

Kintamosios srovės generatoriai yra priešingi varikliams, nes jie paverčia mechaninę energiją į elektros energiją. Mechaninė energija naudojama magnetinio lauko kilpoms pasukti, o sukurta emf yra sinusinė banga, kuri kinta laike. Iš iškastinio kuro, pvz., Akmens anglies, naftos ir gamtinių dujų, gaunamas garas yra įprastas šaltinis tokiose šalyse kaip JAV. Europoje garams sukurti naudojama branduolio dalijimasis. Kai kuriose hidroelektrinėse, tokiose kaip Niagaros kriokliuose, turbinoms sukti naudojamas vandens slėgis. Turbinos yra rotoriai su mentėmis arba mentėmis. Vėjas ir vanduo nėra naudojami kaip iškastinis kuras mechaniniams energijos šaltiniams, nes jie nėra tokie efektyvūs ir brangesni.

Kintamosios srovės varikliai paverčia elektros energiją mechanine. Kintama srovė naudojama magnetinio lauko kilpoms pasukti. Dauguma kintamosios srovės variklių sukuria srovę naudodami indukciją. Elektromagnetas sukelia magnetinį lauką ir naudoja tą pačią įtampą, kaip ir ritės.

Nuolatinės srovės varikliai ir generatoriai yra panašūs į jų kintamosios srovės analogus, išskyrus tai, kad jie turi padalintą žiedą, vadinamą komutatoriumi. Komutatorius pritvirtintas prie elektros kontaktų, vadinamų šepečiais. Kintant srovei per komutatorių, armatūra, taigi ir kilpos, sukasi. Magnetinis laukas, į kurį įjungiama armatūra, gali būti nuolatinis arba elektromagnetinis. Nuolatinės srovės generatoriai turi sugeneruotą nuolatinę srovę.

Visi varikliai yra generatoriai. Generatoriaus emf padidina jo efektyvumą, tačiau variklio emf prisideda prie energijos švaistymo ir jo veikimo neefektyvumo. Nugaros emf yra atsparumas magnetinio lauko pokyčiams. Užpakalinis emfas atsiranda variklyje jį įjungus, nors ir ne iš karto. Tai sumažina srovę kilpoje ir didėja, didėjant variklio greičiui. Dėl to padidėja variklio galios poreikis, ypač esant labai didelėms apkrovoms.