Elektromotory sa neustále používajú na napájanie zariadení, ktoré používame každý deň. Či už je to motor ventilátora, ktorý vás v horúcom dni ochladí, motor vo vašom fúkači lístia alebo elektromobil, bez elektromotorov by bol svet úplne iným miestom.
Čo je to elektromotor?
Elektrický motor je stroj, ktorý dokáže premieňať elektrickú energiu na mechanickú (konkrétne kinetickú energiu alebo energiu pohybu). To sa zvyčajne dosahuje využitím vzťahu medzi elektrinou a magnetizmom.
Elektromotory môžu byť napájané jednosmerným prúdom, napríklad prúdom z elektrickej zásuvky, alebo jednosmerným prúdom, ktorý dodáva batéria.
Ako funguje elektromotor?
Základným princípom elektromotora je, že musí existovať drôtová cievka, ktorá sa môže voľne otáčať za prítomnosti vonkajšieho magnetického poľa.
Keď prúd prechádza cievkou drôtu, interakcia medzi prúdom a poľom vytvára krútiaci moment, ktorý spôsobuje otáčanie cievky. Táto rotácia sa môže použiť napríklad na otáčanie pneumatík na autíčku, alebo môže poháňať kľukový hriadeľ a prevádzať rotačný pohyb na lineárny pohyb.
Ako si vyrobiť vlastný elektromotor
Niekedy je najlepším spôsobom, ako pochopiť, ako motor funguje, zostaviť svojpomocne. Môžete si zostaviť jednoduchý jednosmerný motor s bežnými predmetmi pre domácnosť.
Vysielaním prúdu cez starostlivo tvarovaný drôt v prítomnosti magnetického poľa môžeme vytvárať časť nášho obvodu, ktorá sa bude otáčať, čo nám umožní premieňať elektrickú energiu na mechanickú energie.
Veci, ktoré budete potrebovať
- Navíjací drôt
- D-článková 1,5 V batéria
- 2 sponky na papier
- Permanentný magnet
- Páska
Vyrobte cievku z drôtu tak, že navíjací drôt niekoľkokrát omotáte okolo 1,5 V batérie typu „D“ (batéria slúži ako forma; po navinutí odstráňte cievku). Asi 2 až 3 cm nechajte trčať z oboch koncov. Uistite sa, že sú všetky zákruty navinuté rovnakým smerom.
Cievka by mala byť na týchto koncoch dobre vyvážená, aby sa pri umiestnení do držiaka vybaveného sponkami na papier ľahko otočila. Cievku by ste mali držať pohromade skrútením poslednej slučky okolo cievok, aby ste cievky zabalili k sebe.
Keď je cievka v zobrazenej polohe, jeden z koncov drôtu, ktorý sa bude dotýkať sponiek na papier, by mal mať izoláciu odstránenú iba na spodnej strane. Druhý koniec by mal byť úplne odstránený tam, kde sa dotýka kancelárskej spinky. Týmto spôsobom bude prúdiť cievkou asi polovica času.
Ohnite dve kancelárske sponky tak, aby držali cievku, ako je to znázornené, a zaistite ich na danom mieste.
Pod cievku umiestnite permanentný magnet.
Pripojte napájací zdroj - napríklad batériu D, ktorú ste použili ako formulár - k kancelárskym sponkám.
Pokúste sa naštartovať motor tým, že cievku trochu roztočíte. Skúšajte, upravujte, skúšajte, upravujte, skúšajte a upravujte znova, kým neuspejete!
Ako to funguje?
Ak je cievka orientovaná tak, ako je to znázornené na obrázku, prúd prechádza cievkou v smere hodinových ručičiek a magnetické pole smeruje nahor, potom horná časť cievky cievka pocíti silu smerujúcu von (vzhľadom na obrazovku počítača, na ktorú sa pozeráte) a spodná časť cievky pocíti silu smerujúcu v. To spôsobí rotáciu cievky.
Akonáhle sa vaša cievka otočí o 180 stupňov, prúd by potom tiekol proti smeru hodinových ručičiek. Pretože ste však odizolovali polovicu drôtu, po dobu inverzie cievky netečie žiadny prúd. To preto, aby sme neskončili silou v opačnom smere, ktorá spôsobí, že cievka sa otočí dozadu, namiesto aby pokračovala.
Za predpokladu, že počiatočný tlak v dôsledku poľa je dostatočne silný, cievka sa preklopí o 180 stupňov, čím dôjde k úplnému dokončeniu rotácia, na konci ktorej prúd preteká tak, že sila spôsobí, že urobí ďalšiu rotáciu rovnako predtým. Ak je všetko dostatočne vyvážené, motor by sa mal otáčať pomerne rýchlo a dlho.
Obchodné diely motorov
Súčasti komerčného motora zahŕňajú:
The armatúra je energetická časť motora. Môže byť umiestnená na rotor (rotujúca časť) alebo stator (stacionárna časť.) Kotva sa skladá z cievok drôtu, ktoré pri prechode prúdu interagujú s magnetickým poľom. V našom domácom motore bola cievkou kotva a rotor a kancelárske spinky slúžili ako stator.
Štetce umožniť prenos prúdu na rotor, keď sa otáča. V našom domácom motore slúžil kontaktný bod kancelárskych sponiek a medeného drôtu rovnakému účelu.
A komutátor slúži na periodické obrátenie aktuálneho smeru. Toto je potrebné v jednosmernom alebo jednosmernom motore, ale zvyčajne to nie je v striedavom prúde alebo v striedavom motore, pretože prúd už mení smer. Prúd zapnutia / vypnutia v našom motore sme dosiahli udržaním jednej strany trolejového drôtu izolovanej.
A poľný magnet alebo poľné cievky (elektromagnety) vytvárajú potrebné magnetické pole.
The náprava je kus v tvare tyče zarovnaný s osou otáčania rotora tak, že sa otáča spolu s rotorom. Vodorovné konce nášho domáceho motora boli v podstate nápravou.
A pastorok je malý prevodový stupeň, ktorý sa môže použiť na prenos pohybu motora na iný predmet alebo časť stroja.
Typy elektrických motorov
Existuje veľa rôznych druhov elektromotorov. Zatiaľ čo sa najskôr dajú rozdeliť na striedavé alebo jednosmerné motory, je tiež možné mnoho ďalších variácií. Tu je uvedených len niekoľko z mnohých typov, či už pre ťažké, ľahké, poľnohospodárske alebo všeobecné účely.
A jednofázový motor pracuje mimo jedného zdroja napájania.
A trojfázový motor je ten, ktorý je navzájom poháňaný tromi striedavými prúdmi rovnakej frekvencie mimo fázu.
A synchrónny motor je motor, ktorého perióda otáčania je celočíselným násobkom frekvencie striedavého prúdu.
V asynchrónny alebo indukčný motor, elektrický prúd v rotore je generovaný elektromagnetickou indukciou z magnetického poľa vinutia statora.
A krokový motor je bezkartáčový jednosmerný motor, ktorý rozdeľuje celú rotáciu na rovnaké kroky. Motor sa môže pohybovať a držať v ktoromkoľvek z krokov.
Elektrické generátory
Elektrické generátory sú reverznou časťou elektromotorov; berú mechanickú energiu a premieňajú ju na elektrickú energiu. To sa dá urobiť mnohými rôznymi spôsobmi.
Napríklad veterná energia sa môže použiť na otáčanie lopatiek ventilátora veterného generátora, ktoré otáčajú rotor vo vnútri generátora, a výsledná elektromagnetická indukcia spôsobuje tok prúdu. Podobným spôsobom fungujú aj vodné elektrárne, pri ktorých padajúca voda otáča lopatky v turbíne.