Motorji in generatorji so elektromagnetne naprave. Imajo tokovne zanke, ki se vrtijo v magnetnih poljih. To hitro spreminjajoče se magnetno polje ustvarja elektromotorne sile, imenovane emfs ali napetosti. Elektromotorji in generatorji so si nasprotni. Elektromotorji pretvarjajo električno energijo v mehansko, električni generatorji pa mehansko energijo v električno.
Gradnja
Elektromotorji in generatorji imajo tokovne zanke, ki se neprekinjeno vrtijo v magnetnem polju. Zanke so ovite okoli železnega jedra, imenovanega armatura, zaradi česar je magnetno polje v njih močnejše. Tok v zankah obrne smer, zaradi česar se armatura in s tem zanke nenehno vrtijo. Spreminjanje smeri zank povzroči povzročeno inducirano emf.
Emf je kratica za elektromotorno silo. Ne gre za silo, temveč za potencialno razliko med sponkami naprave, ki eno obliko energije spremeni v električno. Na primer, baterija pretvarja kemično energijo v električno energijo in je tako vir EMF. Potencialna razlika je napetost.
Inducirana emf, ki nastane zaradi gibanja zank, je večja, hitreje se spreminja magnetno polje. To je Faradayev indukcijski zakon, poimenovan po odkritelju, priznanem fiziku Michaelu Faradayu.
AC generatorji
Generatorji izmeničnega toka so nasprotni motorjem, ker pretvarjajo mehansko energijo v električno. Mehanska energija se uporablja za vrtenje zank v magnetnem polju, ustvarjena emf pa je sinusni val, ki se spreminja v času. Para iz fosilnih goriv, kot so premog, nafta in zemeljski plin, je pogost vir v državah, kot so ZDA. V Evropi se jedrska fisija uporablja za ustvarjanje pare. V nekaterih hidroelektrarnah, kakršne najdemo pri Niagarskih slapovih, se za vrtenje turbin uporablja vodni tlak. Turbine so rotorji s krilci ali lopaticami. Veter in voda se pogosto ne uporabljata kot fosilna goriva za mehanske vire energije, ker nista tako učinkovita in sta dražja.
AC motorji
AC motorji pretvarjajo električno energijo v mehansko. Za vrtenje zank v magnetnem polju se uporablja izmenični tok. Večina AC motorjev proizvaja tok z uporabo indukcije. Elektromagnet povzroča magnetno polje in uporablja enako napetost kot tuljave.
Enosmerni motorji in generatorji
Enosmerni motorji in generatorji so podobni kolegom z izmeničnim tokom, le da imajo deljeni obroč, imenovan komutator. Komutator je pritrjen na električne kontakte, imenovane ščetke. Zaradi spreminjanja smeri toka skozi komutator se armatura in s tem zanke vrtijo. Magnetno polje, v katerega se vključi armatura, je lahko trajni magnet ali elektromagnet. Generatorji enosmernega toka imajo ustvarjen emf enosmerni tok.
Motorji v primerjavi z generatorji
Vsi motorji so generatorji. Emf v generatorju povečuje njegovo učinkovitost, toda emf v motorju prispeva k izgubi energije in neučinkovitosti njegove učinkovitosti. Zadnja emf je odpornost na spremembe magnetnega polja. Po vklopu se v motorju pojavi zadnja emf, čeprav ne takoj. Zmanjša tok v zanki in postane večji, ko hitrost motorja narašča. To povzroči tudi povečanje moči motorja, zlasti pri zelo velikih obremenitvah.