Двигатели и генераторы - это электромагнитные устройства. У них есть токоведущие петли, которые вращаются в магнитных полях. Это быстро меняющееся магнитное поле создает электродвижущие силы, называемые ЭДС или напряжениями. Электродвигатели и генераторы противоположны друг другу. Электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическую, а электрические генераторы преобразуют механическую энергию в электрическую.
Строительство
Электродвигатели и генераторы имеют токоведущие петли, которые непрерывно вращаются в магнитном поле. Петли наматываются на железный сердечник, называемый якорем, который усиливает магнитное поле внутри них. Ток в петлях меняет направление, заставляя якорь и, следовательно, петли постоянно вращаться. Изменение направления петель вызывает возникновение наведенной ЭДС.
ЭДС - сокращение от электродвижущей силы. Это не сила, а разность потенциалов между выводами устройства, которое преобразует одну форму энергии в электрическую. Например, батарея преобразует химическую энергию в электрическую и является источником ЭДС. Разность потенциалов - это напряжение.
Индуцированная ЭДС, создаваемая движением петель, тем больше, чем быстрее изменяется магнитное поле. Это закон индукции Фарадея, названный в честь его первооткрывателя, известного физика Майкла Фарадея.
Генераторы переменного тока
Генераторы переменного тока противоположны двигателям, потому что они преобразуют механическую энергию в электрическую. Механическая энергия используется для вращения контуров в магнитном поле, а генерируемая ЭДС представляет собой синусоидальную волну, изменяющуюся во времени. Пар, полученный при сжигании ископаемого топлива, такого как уголь, нефть и природный газ, является обычным источником в таких странах, как Соединенные Штаты. В Европе ядерное деление используется для создания пара. На некоторых гидроэлектростанциях, например, на Ниагарском водопаде, давление воды используется для вращения турбин. Турбины - это роторы с лопатками или лопатками. Ветер и вода обычно не используются в качестве ископаемого топлива для механических источников энергии, поскольку они не так эффективны и более дороги.
Двигатели переменного тока
Двигатели переменного тока преобразуют электрическую энергию в механическую. Переменный ток используется для вращения петель в магнитном поле. Большинство двигателей переменного тока вырабатывают ток за счет индукции. Электромагнит вызывает магнитное поле и использует то же напряжение, что и катушки.
Двигатели и генераторы постоянного тока
Двигатели и генераторы постоянного тока аналогичны своим аналогам переменного тока, за исключением того, что они имеют разрезное кольцо, называемое коммутатором. Коммутатор прикреплен к электрическим контактам, называемым щетками. Изменение направления тока через коммутатор вызывает вращение якоря и, следовательно, контуров. Магнитное поле, в котором вращается якорь, может быть постоянным магнитом или электромагнитом. Генераторы постоянного тока имеют генерируемую ЭДС постоянного тока.
Двигатели по сравнению с генераторами
Все моторы генераторы. ЭДС в генераторе увеличивает его эффективность, но ЭДС в двигателе способствует потере энергии и неэффективности его работы. Обратная ЭДС - это сопротивление изменению магнитного поля. Обратная ЭДС появляется в моторе после его включения, но не сразу. Он снижает ток в контуре и становится больше по мере увеличения скорости двигателя. Это приводит к увеличению требований к мощности двигателя, особенно при очень больших нагрузках.