Elmotorer används hela tiden för att driva enheter vi använder varje dag. Oavsett om det är en fläktmotor som håller dig sval på en varm dag, motorn i din lövblåsare eller en elbil, utan elmotorer, skulle världen vara en helt annan plats.
Vad är en elmotor?
En elmotor är en maskin som kan omvandla elektrisk energi till mekanisk energi (specifikt kinetisk energi eller rörelseenergi). Detta uppnås vanligtvis genom att utnyttja förhållandet mellan elektricitet och magnetism.
Elmotorer kan drivas av en växelström, som den som flyter från vägguttaget, eller likström som den som levereras av ett batteri.
Hur fungerar en elmotor?
Grundprincipen bakom en elmotor är att det måste finnas en trådspole som är fri att rotera i närvaro av ett externt magnetfält.
När ström passerar genom trådspolen producerar interaktionen mellan strömmen och fältet ett vridmoment, vilket får spolen att rotera. Denna rotation kan till exempel användas för att rotera däcken på en leksaksbil, eller så kan den driva en vevaxel och omvandla rotationsrörelsen till linjär rörelse.
Hur man gör en egen elmotor
Ibland är det bästa sättet att förstå hur en motor fungerar att bygga en själv. Du kan bygga en enkel likströmsmotor med vanliga hushållsartiklar.
Genom att skicka ström genom en noggrant formad tråd i närvaro av ett magnetfält kan vi skapa en del av vår krets som kommer att rotera, så att vi kan omvandla elektrisk energi till mekanisk energi.
Saker du behöver
- Lindningstråd
- D-cell 1,5-V batteri
- 2 gem
- Permanentmagnet
- Tejp
Skapa en trådspole genom att linda lindningstråd runt ett 1,5-V-batteri "D" ett antal gånger (batteriet fungerar som en form; ta bort spolen när du är lindad). Lämna cirka 2 till 3 cm sticker ut från båda ändar. Se till att alla svängar är lindade i samma riktning.
Spolen ska vara välbalanserad i dessa ändar så att den lätt kan rotera när den placeras i hållaren som tillhandahålls av gemen. Du bör hålla ihop spolen genom att vrida den sista öglan runt spolarna för att linda ihop spolarna.
När spolen är i det visade läget, bör en av trådändarna, som kommer i kontakt med gemen, få bort isoleringen endast på undersidan. Den andra änden ska avlägsnas helt där den kommer i kontakt med gemen. På detta sätt kommer strömmen att strömma genom spolen ungefär hälften av tiden.
Böj två gem så att de håller spolen enligt bilden och håller fast dem på plats.
Placera en permanentmagnet under din spole.
Anslut en strömförsörjning - till exempel D-batteriet som du använde som blankett - till gemen.
Försök starta din motor genom att ge spolen en liten centrifugering. Försök, justera, försök, justera, försök och justera igen tills du lyckas!
Hur fungerar det?
Om spolen är orienterad som visas på bilden passerar strömmen medurs genom spolen och magnetfältet pekar uppåt, så kommer toppen av spolen kommer att känna en kraft som pekar ut (i förhållande till datorskärmen du ser på den på), och spolens botten kommer att känna en kraft som pekar i. Detta kommer att få spolen att rotera.
När din spole har roterat 180 grader skulle strömmen då flyta moturs. Eftersom du har tagit bort halva ledningen kommer ingen ström att strömma under den tid spolen är inverterad. Detta är så att vi inte hamnar med en kraft i motsatt riktning som gör att spolen backar istället för att fortsätta.
Förutsatt att det första trycket på grund av fältet är tillräckligt starkt, kommer spolen att vända förbi 180 grader, vilket gör en komplett rotation, mot slutet av vilken ström flyter på ett sådant sätt att en kraft får den att göra en annan rotation precis som innan. Om allt är balanserat tillräckligt, bör motorn rotera ganska snabbt och länge.
Kommersiella motordelar
Komponenter i en kommersiell motor inkluderar följande:
De armatur är den kraftproducerande delen av motorn. Det kan finnas på rotor (roterande del) eller stator (stationär del.) Ankaret består av trådspolar som samverkar med magnetfältet när ström passerar igenom. I vår hemlagade motor var spolen armatur och rotor och gemen fungerade som stator.
Borstar tillåta att ström överförs till rotorn när den roterar. I vår hemlagade motor tjänade pappersklämmornas koppartråd och koppartråden samma syfte.
A kommutator tjänar till att periodiskt vända den aktuella riktningen. Detta behövs i en likströms- eller likströmsmotor, men vanligtvis inte i en växelström eller växelströmsmotor eftersom strömmen redan ändrar riktning. Vi uppnådde av / på-ström i vår motor genom att hålla ena sidan av kontakttråden isolerad.
A fältmagnet eller fältspolar (elektromagneter) skapar det nödvändiga magnetfältet.
De axel är en stavformad del i linje med rotorns rotationsaxel så att den roterar tillsammans med rotorn. De horisontella ändarna på vår hemlagade motor var i huvudsak en axel.
A drev är ett litet redskap som kan användas för att överföra motorrörelsen till ett annat föremål eller en del av en maskin.
Typer av elektriska motorer
Det finns många olika typer av elmotorer. Medan de först delades upp som växelströms- eller likströmsmotorer är många andra variationer också möjliga. Oavsett om det är tunga, lätta, lantliga eller allmänna ändamål, listas bara några av de många typerna här.
A enfasmotor fungerar av en växelströmförsörjning.
A trefasmotor är en som drivs av tre alternerande strömmar med samma frekvens ur fas med varandra.
A synkron motor är en motor vars rotationsperiod är en heltalsmultipel av växelströmsfrekvensen.
I en asynkron eller induktionsmotorgenereras den elektriska strömmen i rotorn genom elektromagnetisk induktion från magnetfältet hos statorlindningen.
A stegmotor är en borstlös likströmsmotor som bryter en hel rotation i lika steg. Motorn kan röra sig och hålla i valfritt steg.
Elektriska generatorer
Elektriska generatorer är baksidan av elmotorer; de tar mekanisk energi och omvandlar den till elektrisk energi. Detta kan göras på många olika sätt.
Till exempel kan vindenergi användas för att vrida en vindgenerators fläktblad, som vrider en rotor inuti generatorn, och den elektromagnetiska induktionen som resulterar får ström att strömma. Vattenkraftverk fungerar på liknande sätt, med det fallande vattnet som vrider knivarna i en turbin.
