Motoarele electrice sunt utilizate tot timpul pentru a alimenta dispozitivele pe care le folosim în fiecare zi. Indiferent dacă este vorba de un motor cu ventilator care vă menține răcoros într-o zi fierbinte, de motorul din suflantă sau de o mașină electrică, fără motoare electrice, lumea ar fi un loc foarte diferit.
Ce este un motor electric?
Un motor electric este o mașină care poate converti energia electrică în energie mecanică (în special energia cinetică sau energia mișcării). Acest lucru se realizează de obicei prin exploatarea relației dintre electricitate și magnetism.
Motoarele electrice pot fi alimentate de un curent alternativ, cum ar fi cel care curge de la priza de perete, sau curent continuu, cum ar fi cel furnizat de o baterie.
Cum funcționează un motor electric?
Principiul de bază din spatele unui motor electric este că trebuie să existe o bobină de sârmă care să se rotească liber în prezența unui câmp magnetic extern.
Pe măsură ce curentul este trecut prin bobina de sârmă, interacțiunea dintre curent și câmp produce un cuplu, determinând rotirea bobinei. Această rotație poate fi utilizată pentru a roti anvelopele de pe o mașină de jucărie, de exemplu, sau poate acționa un arbore cu manivelă și transforma mișcarea de rotație în mișcare liniară.
Cum să-ți faci propriul motor electric
Uneori, cel mai bun mod de a înțelege cum funcționează un motor este să construiești unul singur. Puteți construi un motor DC simplu cu obiecte obișnuite de uz casnic.
Prin trimiterea curentului printr-un fir cu formă atentă în prezența unui câmp magnetic, putem crea o porțiune din circuitul nostru care se va roti, permițându-ne să transformăm energia electrică în mecanică energie.
Lucruri de care ai nevoie
- Sârmă înfășurată
- Baterie de 1,5 V cu celule D
- 2 agrafe de hârtie
- Magnet permanent
- Bandă
Realizați o bobină de sârmă înfășurând sârmă înfășurată în jurul unei baterii de 1,5 V de celulă "D" de mai multe ori (bateria servește drept formă; scoateți bobina la încheierea înfășurării). Lăsați aproximativ 2 până la 3 cm să iasă de la ambele capete. Asigurați-vă că toate rotațiile sunt înfășurate în aceeași direcție.
Bobina ar trebui să fie bine echilibrată pe aceste capete, astfel încât să se rotească ușor atunci când este plasată în leagănul furnizat de agrafe. Ar trebui să țineți bobina împreună răsucind ultima buclă în jurul bobinelor pentru a înfășura bobinele împreună.
Când bobina este în poziția indicată, unul dintre capetele de sârmă, care va intra în contact cu agrafe, ar trebui să aibă izolarea izolată doar pe partea inferioară. Celălalt capăt ar trebui să fie complet dezbrăcat acolo unde intră în contact cu agrafa. În acest fel, curentul va curge prin bobină aproximativ jumătate din timp.
Îndoiți două agrafe, astfel încât să țină bobina așa cum se arată și să le fixeze în poziție.
Așezați un magnet permanent sub bobină.
Conectați o sursă de alimentare - cum ar fi bateria D pe care ați folosit-o ca formular - la agrafe.
Încercați să porniți motorul dând bobinei o mică rotire. Încercați, reglați, încercați, reglați, încercați și reglați din nou până reușiți!
Cum functioneazã?
Dacă bobina este orientată așa cum se arată în imagine, curentul trece în sensul acelor de ceasornic prin bobină și câmpul magnetic indică în sus, atunci partea de sus a bobina va simți o forță care arată (în raport cu ecranul computerului pe care îl vizualizați), iar partea inferioară a bobinei va simți o forță care indică în. Acest lucru va determina rotirea bobinei.
Odată ce bobina dvs. s-a rotit cu 180 de grade, curentul va curge în sens invers acelor de ceasornic. Cu toate acestea, deoarece ați dezlipit jumătate de fir, nu va curge curent în timpul inversării bobinei. Acest lucru este astfel încât să nu ajungem cu o forță în direcția opusă făcând bobina inversă în loc să continue.
Cu condiția ca împingerea inițială datorată câmpului să fie suficient de puternică, bobina va răsuci peste 180 de grade, completând rotație, spre sfârșitul căreia curentul curge în așa fel încât o forță îl determină să facă o altă rotație la fel ca inainte de. Dacă totul este echilibrat suficient de bine, motorul ar trebui să se rotească destul de repede și mult timp.
Piese pentru motoare comerciale
Componentele unui motor comercial includ următoarele:
armătură este partea producătoare de energie a motorului. Poate fi amplasat pe rotor (piesă rotativă) sau stator (partea staționară.) Armătura constă din bobine de sârmă care interacționează cu câmpul magnetic la trecerea curentului. În motorul nostru de casă, bobina era armătura și rotorul, iar agrafele serveau drept stator.
Perii permite curentul să fie transferat la rotor pe măsură ce se rotește. În motorul nostru de casă, punctul de contact al agrafelor și firul de cupru au servit același scop.
A comutator servește pentru a inversa periodic direcția curentă. Acest lucru este necesar într-un curent continuu sau un motor DC, dar nu de obicei într-un curent alternativ sau un motor AC, deoarece curentul schimbă deja direcția. Am obținut curent de pornire / oprire în motorul nostru, menținând izolată o parte a firului de contact.
A magnet de câmp sau bobine de câmp (electromagnetii) creează câmpul magnetic necesar.
osie este o piesă în formă de tijă aliniată cu axa de rotație a rotorului astfel încât să se rotească împreună cu rotorul. Capetele orizontale ale motorului nostru de casă erau în esență o axă.
A pinion este un angrenaj mic care ar putea fi folosit pentru a transfera mișcarea motorului către un alt obiect sau o parte a unei mașini.
Tipuri de motoare electrice
Există multe tipuri diferite de motoare electrice. În timp ce sunt împărțite mai întâi ca motoare de curent alternativ sau de curent continuu, sunt posibile și multe alte variații. Indiferent dacă este vorba de servicii grele, ușoare, agricole sau de uz general, doar câteva dintre numeroasele tipuri sunt enumerate aici.
A motor monofazat funcționează într-o singură sursă de curent alternativ.
A motor trifazat este unul care este condus de trei curenți alternativi cu aceeași frecvență defazați unul cu celălalt.
A motor sincron este un motor a cărui perioadă de rotație este un multiplu întreg al frecvenței AC.
Într-un asincron sau motor de inducție, curentul electric din rotor este generat de inducția electromagnetică din câmpul magnetic al înfășurării statorului.
A motor pas cu pas este un motor DC fără perii care rupe o rotație completă în trepte egale. Motorul se poate mișca și ține la oricare dintre pași.
Generatoare electrice
Generatoarele electrice sunt inversul motoarelor electrice; iau energie mecanică și o transformă în energie electrică. Acest lucru se poate face în mai multe moduri diferite.
De exemplu, energia eoliană poate fi utilizată pentru a roti palele ventilatorului unui generator eolian, care rotesc un rotor în interiorul generatorului, iar inducția electromagnetică care rezultă determină curgerea curentului. Centralele hidroelectrice funcționează într-un mod similar, iar apa care cade întoarce lamele într-o turbină.