Elektriske motorer brukes hele tiden til å drive enheter vi bruker hver dag. Enten det er en viftemotor som holder deg kjølig på en varm dag, motoren i løvblåseren eller en elbil uten elektriske motorer, ville verden være et helt annet sted.
Hva er en elektrisk motor?
En elektrisk motor er en maskin som kan konvertere elektrisk energi til mekanisk energi (spesifikt kinetisk energi eller bevegelsesenergi). Dette oppnås vanligvis ved å utnytte forholdet mellom elektrisitet og magnetisme.
Elektriske motorer kan drives av en vekselstrøm, som den som strømmer fra stikkontakten, eller likestrøm som den som leveres av et batteri.
Hvordan fungerer en elektrisk motor?
Det grunnleggende prinsippet bak en elektrisk motor er at det må være en trådspole som er fri til å rotere i nærvær av et eksternt magnetfelt.
Når strøm føres gjennom trådspolen, gir interaksjonen mellom strømmen og feltet et dreiemoment, som får spolen til å rotere. Denne rotasjonen kan for eksempel brukes til å rotere dekkene på en lekebil, eller den kan kjøre en veivaksel og konvertere rotasjonsbevegelsen til lineær bevegelse.
Hvordan lage din egen elektriske motor
Noen ganger er den beste måten å forstå hvordan en motor fungerer, å bygge en selv. Du kan bygge en enkel DC-motor med vanlige husholdningsartikler.
Ved å sende strøm gjennom en nøye formet ledning i nærvær av et magnetfelt, kan vi skape en del av kretsen vår som vil rotere, slik at vi kan konvertere elektrisk energi til mekanisk energi.
Ting du trenger
- Vikletråd
- D-celle 1,5-V batteri
- 2 binders
- Permanent magnet
- Teip
Lag en trådspole ved å vikle viklingstråd rundt et "D" celle 1,5-V batteri flere ganger (batteriet fungerer som en form; fjern spolen når du er ferdig viklet). La ca 2 til 3 cm stikke ut fra begge ender. Forsikre deg om at alle svingene er viklet i samme retning.
Spolen skal være balansert i disse endene, slik at den lett kan dreie når den plasseres i holderen som følger med binders. Du bør holde spolen sammen ved å vri den siste løkken rundt spolene for å vikle sammen spolene.
Når spolen er i den viste posisjonen, bør isolasjonen bare fjernes på undersiden av en av ledningsendene, som kommer i kontakt med binders. Den andre enden skal strippes helt der den kommer i kontakt med binders. På denne måten vil strøm strømme gjennom spolen omtrent halvparten av tiden.
Bøy to binders slik at de holder spolen som vist og fester dem på plass.
Plasser en permanent magnet under spolen.
Koble en strømforsyning - som D-batteriet du brukte som skjema - til binders.
Prøv å starte motoren din ved å gi spolen en liten spinn. Prøv, juster, prøv, juster, prøv og juster igjen til du lykkes!
Hvordan virker det?
Hvis spolen er orientert som vist på bildet, går strømmen med urviseren gjennom spolen og magnetfeltet peker oppover, så toppen av spolen vil føle en kraft som peker ut (i forhold til dataskjermen du ser på dette på), og bunnen av spolen vil føle en kraft som peker i. Dette vil føre til at spolen roterer.
Når spolen din har rotert 180 grader, vil strømmen strømme mot klokken. Men siden du har fjernet halvparten av ledningen, vil ingen strøm strømme i løpet av den tiden spolen er invertert. Dette er slik at vi ikke ender opp med en kraft i motsatt retning som gjør spolen omvendt i stedet for å fortsette.
Forutsatt at det første skyvet på grunn av feltet er sterkt nok, vil spolen snu forbi 180 grader, noe som gjør det komplett rotasjon, mot slutten av hvilken strøm strømmer på en slik måte at en kraft får den til å gjøre en annen rotasjon akkurat som før. Hvis alt er balansert godt nok, bør motoren rotere ganske raskt og lenge.
Kommersielle motordeler
Komponenter i en kommersiell motor inkluderer følgende:
De armatur er den kraftproduserende delen av motoren. Det kan være plassert på rotor (roterende del) eller stator (stasjonær del.) Armaturet består av trådspoler som samhandler med magnetfeltet når strøm passerer gjennom. I vår hjemmelagde motor var spolen anker og rotor, og binders fungerte som stator.
Børster la strøm overføres til rotoren når den roterer. I vår hjemmelagde motor hadde kontaktpunktet til binders og kobbertråden samme formål.
EN kommutator tjener til periodisk å reversere den aktuelle retningen. Dette er nødvendig i en likestrøm eller likestrømsmotor, men vanligvis ikke i vekselstrøm eller vekselstrømmotor fordi strømmen allerede skifter retning. Vi oppnådde av / på-strøm i motoren vår ved å holde den ene siden av kontakttråden isolert.
EN feltmagnet eller feltspoler (elektromagneter) skaper det nødvendige magnetfeltet.
De aksel er et stavformet stykke justert med rotorens rotasjonsakse slik at den roterer sammen med rotoren. De vannrette endene på vår hjemmelagde motor var egentlig en aksel.
EN tannhjul er et lite gir som kan brukes til å overføre motorbevegelsen til en annen gjenstand eller del av en maskin.
Typer elektriske motorer
Det finnes mange forskjellige typer elektriske motorer. Mens den først ble delt inn som AC- eller DC-motorer, er mange andre variasjoner også mulige. Enten for tungt, lett arbeid, gårdsplikt eller generelt formål, er bare noen få av de mange typene oppført her.
EN enfaset motor fungerer av en vekselstrømforsyning.
EN trefasemotor er en som drives av tre alternerende strømmer av samme frekvens ut av fase med hverandre.
EN synkron motor er en motor hvis rotasjonsperiode er et helt tallmultipel av AC-frekvensen.
I en asynkron eller induksjonsmotor, genereres den elektriske strømmen i rotoren ved elektromagnetisk induksjon fra magnetfeltet til statorviklingen.
EN trinnmotor er en børsteløs likestrømsmotor som bryter full rotasjon i like trinn. Motoren kan bevege seg og holde ved et av trinnene.
Elektriske generatorer
Elektriske generatorer er motsatt av elektriske motorer; de tar mekanisk energi og konverterer den til elektrisk energi. Dette kan gjøres på mange forskjellige måter.
For eksempel kan vindenergi brukes til å vri en vindgenerators vifteblad, som dreier en rotor inne i generatoren, og den elektromagnetiske induksjonen som resulterer får strøm til å strømme. Vannkraftverk fungerer på lignende måte, med det fallende vannet som dreier bladene i en turbin.