Motory a generátory sú elektromagnetické zariadenia. Majú slučky prenášajúce prúd, ktoré sa otáčajú v magnetických poliach. Toto rýchlo sa meniace magnetické pole produkuje elektromotorické sily, ktoré sa nazývajú emfs alebo napätia. Elektrické motory a generátory sú oproti sebe. Elektrické motory premieňajú elektrickú energiu na mechanickú energiu, zatiaľ čo elektrické generátory premieňajú mechanickú energiu na elektrickú.
Konštrukcia
Elektrické motory a generátory majú slučky prenášajúce prúd, ktoré sa nepretržite otáčajú v magnetickom poli. Slučky sú obalené okolo železného jadra nazývaného armatúra, ktoré zvyšuje magnetické pole v nich. Prúd v slučkách obracia smer, čo spôsobuje kotvu, a teda slučky sa neustále otáčajú. Zmena smeru slučiek spôsobí generovanie indukovaného emf.
Emf je skratka pre elektromotorickú silu. Nejde o silu, ale o potenciálny rozdiel medzi svorkami zariadenia, ktoré mení jednu formu energie na elektrickú. Napríklad batéria premieňa chemickú energiu na elektrickú, a preto je zdrojom emf. Rozdiel potenciálov je napätie.
Indukovaný emf vytvorený pohybom slučiek sa zväčšuje, čím rýchlejšie sa mení magnetické pole. Toto je Faradayov zákon indukcie, pomenovaný podľa jeho objaviteľa, renomovaného fyzika Michaela Faradaya.
AC generátory
Generátory striedavého prúdu sú oproti motorom, pretože premieňajú mechanickú energiu na elektrickú. Na rotáciu slučiek v magnetickom poli sa používa mechanická energia a generovaným emf je sínusová vlna, ktorá sa mení v čase. Para vyrobená zo spaľovania fosílnych palív, ako je uhlie, ropa a zemný plyn, je bežným zdrojom v krajinách ako Spojené štáty. V Európe sa na výrobu pary používa jadrové štiepenie. V niektorých vodných elektrárňach, napríklad v Niagarských vodopádoch, sa na rotáciu turbín používa tlak vody. Turbíny sú rotory s lopatkami alebo lopatkami. Vietor a voda sa bežne nepoužívajú ako fosílne palivá pre zdroje mechanickej energie, pretože nie sú také účinné a nákladnejšie.
Trojfázové motory
Trojfázové motory premieňajú elektrickú energiu na energiu mechanickú. Na otáčanie slučiek v magnetickom poli sa používa striedavý prúd. Väčšina striedavých motorov produkuje prúd pomocou indukcie. Elektromagnet vyvoláva magnetické pole a používa rovnaké napätie ako cievky.
Jednosmerné motory a generátory
Jednosmerné motory a generátory sú podobné ako ich náprotivky so striedavým prúdom, okrem toho, že majú rozdelený prstenec nazývaný komutátor. Komutátor je pripevnený k elektrickým kontaktom, ktoré sa nazývajú kefy. Zmena smeru prúdu komutátorom spôsobí rotáciu kotvy a tým aj slučiek. Magnetické pole, do ktorého sa kotva otáča, môže byť permanentný magnet alebo elektromagnet. Generátory DC majú generovaný emf je jednosmerný prúd.
Motory v porovnaní s generátormi
Všetky motory sú generátory. Emf v generátore zvyšuje jeho účinnosť, ale emf v motore prispieva k plytvaniu energiou a neefektívnosti jeho výkonu. Zadný emf je odpor voči zmenám v magnetickom poli. Po zapnutí sa v motore objaví spätný emf, aj keď nie okamžite. Znižuje prúd v slučke a zväčšuje sa so zvyšujúcou sa rýchlosťou motora. To spôsobí, že sa zvýšia aj energetické nároky motora, najmä pri veľmi veľkom zaťažení.