Silniki elektryczne są cały czas wykorzystywane do zasilania urządzeń, z których korzystamy na co dzień. Niezależnie od tego, czy jest to silnik wentylatora zapewniający chłód w upalny dzień, silnik dmuchawy do liści, czy samochód elektryczny bez silników elektrycznych, świat byłby zupełnie innym miejscem.
Co to jest silnik elektryczny?
Silnik elektryczny to maszyna, która może przekształcić energię elektryczną w energię mechaniczną (w szczególności energię kinetyczną lub energię ruchu). Zazwyczaj osiąga się to poprzez wykorzystanie związku między elektrycznością a magnetyzmem.
Silniki elektryczne mogą być zasilane prądem przemiennym, takim jak płynący z gniazdka ściennego, lub prądem stałym, takim jak dostarczany przez akumulator.
Jak działa silnik elektryczny?
Podstawową zasadą silnika elektrycznego jest to, że musi istnieć zwój drutu, który może się swobodnie obracać w obecności zewnętrznego pola magnetycznego.
Gdy prąd przepływa przez cewkę drutu, interakcja między prądem a polem wytwarza moment obrotowy, powodując obrót cewki. Ten obrót może być wykorzystany na przykład do obracania opon w samochodzie zabawkowym lub może napędzać wał korbowy i przekształcać ruch obrotowy w ruch liniowy.
Jak zrobić własny silnik elektryczny
Czasami najlepszym sposobem na zrozumienie, jak działa silnik, jest samodzielne zbudowanie go. Możesz zbudować prosty silnik prądu stałego z typowymi artykułami gospodarstwa domowego.
Przesyłając prąd przez starannie ukształtowany przewód w obecności pola magnetycznego, możemy tworzyć część naszego obwodu, która będzie się obracać, pozwalając nam na zamianę energii elektrycznej na mechaniczną energia.
Rzeczy, których będziesz potrzebować
- Drut nawojowy
- Bateria typu D 1,5 V
- 2 spinacze do papieru
- Trwały magnes
- Taśma
Wykonaj zwój drutu, owijając go kilka razy wokół ogniwa „D” 1,5 V (bateria służy jako forma; wyjąć cewkę po zakończeniu nawijania). Pozostaw około 2 do 3 cm wystające z obu końców. Upewnij się, że wszystkie zwoje są nawinięte w tym samym kierunku.
Cewka powinna być dobrze wyważona na tych końcach, aby mogła się łatwo obracać po umieszczeniu w kołysce dostarczonej przez spinacze do papieru. Powinieneś trzymać cewkę razem, skręcając ostatnią pętlę wokół cewek, aby owinąć cewki razem.
Gdy cewka znajduje się w pokazanym położeniu, jeden z końców drutu, który będzie stykał się ze spinaczami, powinien mieć usuniętą izolację tylko od spodu. Drugi koniec powinien być całkowicie pozbawiony miejsca, w którym styka się ze spinaczem. W ten sposób prąd będzie przepływał przez cewkę przez około połowę czasu.
Zagnij dwa spinacze do papieru, aby przytrzymywały cewkę, jak pokazano, i zabezpiecz je na miejscu.
Umieść magnes stały pod cewką.
Podłącz zasilacz – na przykład baterię D, której użyłeś jako formularza – do spinaczy.
Spróbuj uruchomić silnik, lekko obracając cewkę. Spróbuj, dostosuj, spróbuj, dostosuj, spróbuj i dostosuj ponownie, aż ci się uda!
Jak to działa?
Jeśli cewka jest zorientowana tak, jak pokazano na rysunku, prąd przepływa przez cewkę zgodnie z ruchem wskazówek zegara, a pole magnetyczne jest skierowane w górę, a następnie górna część cewki cewka wyczuje siłę wskazującą (względem ekranu komputera, na którym to oglądasz), a spód cewki wyczuje siłę wskazującą w. Spowoduje to obrót cewki.
Gdy cewka obróci się o 180 stopni, prąd będzie płynął w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Jednakże, ponieważ odsłoniłeś połowę drutu, prąd nie będzie płynął w czasie, gdy cewka jest odwrócona. Dzieje się tak, abyśmy nie skończyli z siłą w przeciwnym kierunku, powodując odwrócenie cewki zamiast kontynuowania.
Pod warunkiem, że początkowe pchnięcie wywołane polem jest wystarczająco silne, cewka obróci się o 180 stopni, tworząc kompletny obrót, pod koniec którego prąd płynie w taki sposób, że siła powoduje, że wykonuje kolejny obrót, tak jak przed. Jeśli wszystko jest odpowiednio wyważone, silnik powinien obracać się dość szybko i przez długi czas.
Części do silników komercyjnych Motor
Komponenty komercyjnego silnika obejmują:
armatura to część silnika wytwarzająca energię. Może znajdować się na wirnik (część obrotowa) lub stojan (część nieruchoma.) Zwora składa się z cewek drutu, które oddziałują z polem magnetycznym podczas przepływu prądu. W naszym silniku domowej roboty cewka była twornikiem i wirnikiem, a spinacze służyły jako stojan.
Pędzle pozwalają na przekazywanie prądu do wirnika podczas jego obrotu. W naszym silniku domowej roboty punkt styku spinaczy do papieru i drutu miedzianego służył temu samemu celowi.
ZA komutator służy do okresowego odwracania obecnego kierunku. Jest to potrzebne w silnikach prądu stałego lub prądu stałego, ale zwykle nie w silnikach prądu przemiennego lub prądu przemiennego, ponieważ prąd już zmienia kierunek. Osiągnęliśmy prąd włączania/wyłączania w naszym silniku, utrzymując izolację jednej strony przewodu jezdnego.
ZA magnes polowy lub cewki polowe (elektromagnesy) wytwarzają niezbędne pole magnetyczne.
oś to element w kształcie pręta wyrównany z osią obrotu wirnika tak, że obraca się wraz z wirnikiem. Poziome końce naszego domowej roboty silnika były zasadniczo osią.
ZA wałek zębaty to mała przekładnia, której można użyć do przeniesienia ruchu silnika na inny obiekt lub część maszyny.
Rodzaje silników elektrycznych
Istnieje wiele różnych typów silników elektrycznych. Chociaż początkowo są podzielone na silniki prądu przemiennego lub stałego, możliwych jest również wiele innych odmian. Niezależnie od tego, czy chodzi o ciężkie, lekkie, rolnicze, czy ogólnego przeznaczenia, tutaj wymieniono tylko kilka z wielu typów.
ZA silnik jednofazowy działa na jednym zasilaczu AC.
ZA silnik trójfazowy to taki, który jest napędzany trzema przemiennymi prądami o tej samej częstotliwości, które są ze sobą w fazie.
ZA Silnik synchroniczny to silnik, którego okres obrotu jest całkowitą wielokrotnością częstotliwości prądu przemiennego.
W ciągu asynchroniczny lub silnik indukcyjny, prąd elektryczny w wirniku jest generowany przez indukcję elektromagnetyczną z pola magnetycznego uzwojenia stojana.
ZA silnik krokowy to bezszczotkowy silnik prądu stałego, który dzieli pełny obrót na równe kroki. Silnik może się poruszać i przytrzymywać na dowolnym ze stopni.
Generatory elektryczne
Generatory elektryczne są odwrotnością silników elektrycznych; pobierają energię mechaniczną i przekształcają ją w energię elektryczną. Można to zrobić na wiele różnych sposobów.
Na przykład energia wiatru może być wykorzystana do obracania łopatkami wentylatora generatora wiatrowego, które obracają wirnik wewnątrz generatora, a wynikająca z tego indukcja elektromagnetyczna powoduje przepływ prądu. Podobnie działają elektrownie wodne, w których spadająca woda obraca łopaty turbiny.