Двигуни та генератори - це електромагнітні пристрої. Вони мають струмопровідні петлі, які обертаються в магнітних полях. Це швидко мінливе магнітне поле створює електрорушійні сили, звані ЕРС або напругами. Електродвигуни та генератори протилежні один одному. Електродвигуни перетворюють електричну енергію в механічну, тоді як електричні генератори перетворюють механічну енергію в електричну.
Будівництво
Електродвигуни та генератори мають струмопровідні петлі, які безперервно обертаються в магнітному полі. Петлі обмотані залізним сердечником, який називається якорем, що робить магнітне поле всередині них сильнішим. Струм у петлях змінює напрямок, змушуючи якір і, отже, петлі постійно обертатися. Змінюючи напрямок петель викликає генерування індукованої ЕРС.
ЕРС - це скорочення від електрорушійної сили. Це не сила, а різниця потенціалів між клемами пристрою, який змінює одну форму енергії на електричну. Наприклад, акумулятор перетворює хімічну енергію в електричну, тому є джерелом ЕРС. Різниця потенціалів - це напруга.
Індукована ЕРС, що створюється рухом петель, стає більшою, чим швидше змінюється магнітне поле. Це Закон про індукцію Фарадея, названий на честь його першовідкривача, відомого фізика Майкла Фарадея.
Генератори змінного струму
Генератори змінного струму протилежні двигунам, оскільки вони перетворюють механічну енергію в електричну. Механічна енергія використовується для обертання петель в магнітному полі, а генерується ЕРС - це синусоїда, яка змінюється в часі. Пара, що виробляється із спалювання викопного палива, такого як вугілля, нафта та природний газ, є загальним джерелом у таких країнах, як США. В Європі ядерний поділ використовується для створення пари. На деяких гідроелектростанціях, таких як ті, що знаходяться на Ніагарському водоспаді, для обертання турбін використовується тиск води. Турбіни - це ротори з лопатями або лопатями. Вітер та вода зазвичай не використовуються як викопне паливо для механічних джерел енергії, оскільки вони не настільки ефективні та дорожчі.
Двигуни змінного струму
Двигуни змінного струму перетворюють електричну енергію в енергію механічну. Для обертання петель в магнітному полі використовується змінний струм. Більшість двигунів змінного струму виробляють струм за допомогою індукції. Електромагніт викликає магнітне поле і використовує ту саму напругу, що і котушки.
Двигуни та генератори постійного струму
Двигуни та генератори постійного струму подібні до своїх аналогів змінного струму, за винятком того, що вони мають роздільне кільце, яке називається комутатором. Комутатор прикріплений до електричних контактів, які називаються щітками. Зміна напрямку струму через комутатор призводить до обертання якоря і, отже, петлі. Магнітне поле, в яке перетворюється якір, може бути постійним магнітом або електромагнітом. Генератори постійного струму мають генеровану ЕРС постійного струму.
Двигуни порівняно з генераторами
Всі двигуни є генераторами. ЕРС у генераторі підвищує його ефективність, але ЕРС у двигуні сприяє втраті енергії та неефективності його роботи. Задня ЕРС - це опір зміні магнітного поля. Задня ЕРС з'являється в двигуні після його включення, хоча і не відразу. Це зменшує силу струму в шлейфі і стає більшим із збільшенням швидкості двигуна. Це спричиняє також збільшення вимог до потужності двигуна, особливо при дуже великих навантаженнях.