Elektromotoren worden de hele tijd gebruikt om apparaten aan te drijven die we elke dag gebruiken. Of het nu een ventilatormotor is die je koel houdt op een warme dag, de motor in je bladblazer of een elektrische auto, zonder elektromotoren zou de wereld er heel anders uitzien.
Wat is een elektromotor?
Een elektromotor is een machine die elektrische energie kan omzetten in mechanische energie (met name kinetische energie of bewegingsenergie). Dit wordt meestal bereikt door gebruik te maken van de relatie tussen elektriciteit en magnetisme.
Elektromotoren kunnen worden aangedreven door wisselstroom, zoals die uit uw stopcontact, of gelijkstroom, zoals die wordt geleverd door een batterij.
Hoe werkt een elektromotor?
Het basisprincipe achter een elektromotor is dat er een draadspoel moet zijn die vrij kan draaien in aanwezigheid van een extern magnetisch veld.
Terwijl stroom door de draadspoel wordt gevoerd, produceert de interactie tussen de stroom en het veld een koppel, waardoor de spoel gaat roteren. Deze rotatie kan worden gebruikt om bijvoorbeeld de banden van een speelgoedauto te roteren, of het kan een krukas aandrijven en de rotatiebeweging omzetten in lineaire beweging.
Hoe maak je je eigen elektrische motor
Soms is de beste manier om te begrijpen hoe een motor werkt, er zelf een te bouwen. U kunt een eenvoudige gelijkstroommotor bouwen met gewone huishoudelijke artikelen.
Door stroom door een zorgvuldig gevormde draad te sturen in de aanwezigheid van een magnetisch veld, kunnen we een deel van ons circuit dat zal draaien, waardoor we elektrische energie kunnen omzetten in mechanisch energie.
Dingen die je nodig hebt
- wikkeldraad
- D-cel 1,5 V batterij
- 2 paperclips
- Permanente magneet
- Plakband
Maak een spoel van draad door een aantal keer een draad van een "D" cel van 1,5 V te wikkelen (de batterij dient als een vorm; verwijder de spoel als u klaar bent met opwinden). Laat aan beide uiteinden ongeveer 2 tot 3 cm uitsteken. Zorg ervoor dat alle windingen in dezelfde richting worden gewikkeld.
De spoel moet aan deze uiteinden goed uitgebalanceerd zijn, zodat hij gemakkelijk kan draaien wanneer hij in de houder wordt geplaatst die door de paperclips wordt geleverd. U moet de spoel bij elkaar houden door de laatste lus rond de spoelen te draaien om de spoelen samen te wikkelen.
Als de spoel zich in de getoonde positie bevindt, mag de isolatie alleen aan de onderkant van een van de draaduiteinden, die in contact komen met de paperclips, worden verwijderd. Het andere uiteinde moet volledig worden gestript waar het contact maakt met de paperclip. Op deze manier zal de stroom ongeveer de helft van de tijd door de spoel vloeien.
Buig twee paperclips zodat ze de spoel vasthouden zoals afgebeeld en zet ze op hun plaats.
Plaats een permanente magneet onder uw spoel.
Sluit een voeding - zoals de D-batterij die je als formulier hebt gebruikt - aan op de paperclips.
Probeer je motor te starten door de spoel een kleine draai te geven. Proberen, aanpassen, proberen, aanpassen, proberen en nog eens aanpassen tot het je lukt!
Hoe werkt het?
Als de spoel is georiënteerd zoals weergegeven in de afbeelding, gaat de stroom met de klok mee door de spoel en wijst het magnetische veld naar boven, dan is de bovenkant van de spoel spoel zal een kracht voelen die naar buiten wijst (ten opzichte van het computerscherm waarop je dit bekijkt), en de onderkant van de spoel zal een kracht voelen die wijst in. Hierdoor gaat de spoel draaien.
Zodra uw spoel 180 graden is gedraaid, loopt de stroom tegen de klok in. Aangezien u echter de helft van de draad hebt gestript, zal er geen stroom vloeien gedurende de tijd dat de spoel wordt omgekeerd. Dit is zodat we niet eindigen met een kracht in de tegenovergestelde richting waardoor de spoel omgekeerd wordt in plaats van door te gaan.
Op voorwaarde dat de eerste druk als gevolg van het veld sterk genoeg is, zal de spoel voorbij 180 graden klappen, waardoor een complete rotatie, naar het einde waarvan de stroom zo vloeit dat een kracht ervoor zorgt dat deze een nieuwe rotatie maakt net als voordat. Als alles goed genoeg in balans is, moet de motor vrij snel en lang ronddraaien.
Commerciële motoronderdelen
Onderdelen van een commerciële motor zijn onder meer:
De armatuur is het energieproducerende deel van de motor. Het kan zich bevinden op de rotor (draaiend deel) of de stator (stationair deel.) Het anker bestaat uit draadspoelen die interageren met het magnetische veld wanneer er stroom doorheen gaat. In onze zelfgemaakte motor was de spoel het anker en de rotor en de paperclips dienden als de stator.
Borstels zorgen ervoor dat stroom naar de rotor wordt overgebracht terwijl deze draait. In onze zelfgemaakte motor dienden het contactpunt van de paperclips en de koperdraad hetzelfde doel.
EEN commutator dient om de huidige richting periodiek om te keren. Dit is nodig in een gelijkstroom- of DC-motor, maar meestal niet in een wisselstroom- of AC-motor omdat de stroom al van richting verandert. We bereikten aan/uit-stroom in onze motor door één kant van de rijdraad geïsoleerd te houden.
EEN veldmagneet of veldspoelen (elektromagneten) wekken het benodigde magnetische veld op.
De as is een staafvormig stuk dat is uitgelijnd met de rotatie-as van de rotor, zodat het samen met de rotor roteert. De horizontale uiteinden van onze zelfgemaakte motor waren in wezen een as.
EEN rondsel is een klein tandwiel dat kan worden gebruikt om de motorbeweging over te brengen naar een ander object of onderdeel van een machine.
Soorten elektromotoren
Er zijn veel verschillende soorten elektromotoren. Hoewel eerst onderverdeeld als AC- of DC-motoren, zijn er ook veel andere variaties mogelijk. Of het nu voor zwaar gebruik, licht gebruik, landbouwbedrijf of algemeen gebruik is, slechts enkele van de vele soorten worden hier vermeld.
EEN eenfasige motor werkt op één wisselstroomvoeding.
EEN driefasige motor is er een die wordt aangedreven door drie wisselstromen van dezelfde frequentie die uit fase zijn met elkaar.
EEN synchrone motor is een motor waarvan de rotatieperiode een geheel veelvoud is van de AC-frequentie.
in een asynchroon of inductiemotor, wordt de elektrische stroom in de rotor gegenereerd door elektromagnetische inductie van het magnetische veld van de statorwikkeling.
EEN stappenmotor is een borstelloze gelijkstroommotor die een volledige rotatie in gelijke stappen breekt. De motor kan bij elk van de treden bewegen en vasthouden.
Elektrische generatoren
Elektrische generatoren zijn het omgekeerde van elektromotoren; ze nemen mechanische energie en zetten het om in elektrische energie. Dit kan op veel verschillende manieren.
Windenergie kan bijvoorbeeld worden gebruikt om de ventilatorbladen van een windgenerator te laten draaien, die een rotor in de generator doen draaien, en de elektromagnetische inductie die het gevolg is, zorgt ervoor dat er stroom gaat vloeien. Waterkrachtcentrales werken op een vergelijkbare manier, waarbij het vallende water de bladen in een turbine laat draaien.