Miten sähkömoottori toimii—teoriassa
Kuva: sähköasentaja korjaukset sähköinen motoronboard lentotukialus.Hänen käyttämänsä kiiltävä metalli saattaa näyttää kullalta,mutta se on itse asiassa kuparia, hyvä kapellimestari, joka on paljon halvempaa. Kuva: Jason Jacobowitz courtesy of US Navy.
yhteys sähkö, magnetismi, ja liike oli originallydiscovered vuonna 1820 ranskalainen fyysikko André-MarieAmpère(1775-1867) ja se on perustiedot tieteestä takana sähkömoottori., Mutta jos haluat kääntää tämän hämmästyttävän tieteellisen löydön enemmän practicalbit teknologian valtaan meidän electric ruohonleikkurit ja hammasharjat, meidän täytyy ottaa se vähän pidemmälle. Keksijät, joka teki, että oli Englantilainen Michael Faraday (1791-1867)ja William Sturgeon (1783-1850) ja AmericanJoseph Henry (1797-1878). Näin he keksivät nerokkaan keksintönsä.
Oletetaan, että meillä taivuta lanka osaksi neliömäinen, U-muotoinen silmukka, joten ei areeffectivelytwo parallel johdot kulkee magneettikentän., Yksi niistä ottaa sähkövirran pois meiltä langan kautta ja toinen tuo virran takaisin. Koska virta virtaa inopposiittisiin suuntiin johdoissa, Flemingin vasenkätinen sääntö kertoo, että kaksi johtoa liikkuu vastakkaisiin suuntiin. Toisin sanoen, kun weswitch sähkö -, yksi johdot siirtyy ylöspäin, ja muut siirtyvät alaspäin.
Jos vaijerin kela voisi jatkaa näin, se pyörisi jatkuvasti—ja olisimme hyvin matkalla tekemään sähkömoottoria. Mutta se ei voi tapahtua meidän nykyinen setup: johdot willquickly sotkeutua., Ei vain, että, mutta jos kela voisi kiertää farenough, jotain muuta tapahtuisi. Kun kela saavutti verticalposition, se olisi pyörähtänyt ympäri, joten sähkövirta vaikeutuisi virratessa sen läpi vastakkaiseen suuntaan. Nyt Kelan rinteessä olevat voimat kääntyisivät. Sen sijaan pyörivät jatkuvasti samaan suuntaan, se siirtyisi takaisin siihen suuntaan, se oli juuri tullut!Kuvitelkaa sähköjuna, jossa on tällainen moottori: se kulkisi takaisin ja eteenpäin paikan päällä ilman, että se koskaan menisi minnekään.,
Miten sähkömoottori toimii käytännössä
On olemassa kaksi tapaa ratkaista tämä ongelma. Yksi on käyttää sellaista ofelectric nykyinen, ajoittain vaihtaa suuntaa, joka on kutsutaan vuorotellen nykyinen (AC).Sellainen pieni, akku-poweredmotors me käyttää noin koti, parempi ratkaisu on lisätä componentcalled on kommutaattori, jotta theends kela. (Älä huoli merkityksettömästä tekniikkanimestä: tämä hieman vanhanaikainen sana ”commutation” on vähän kuin sana ”commute”., Se merkitsee yksinkertaisesti sitä, että muutetaan edestakaisin sameadilla, mikä merkitsee matkustamista edestakaisin.) Yksinkertaisimmillaan, thecommutator on metallinen rengas jaettu kaksi erillistä puolikkaat ja sen tehtävänä on kääntää sähkövirta kelassa aina thecoil pyörii puoli kierrosta. Toinen pää Kelan kiinnitetään vähintään puolet commutator. Sähkövirta batteryconnects Moottorin sähköpäätteisiin.,Näiden rehujen electric power osaksi kommutaattorin kautta pari looseconnectors kutsutaan harjat,madeeither paloja grafiitti (pehmeä hiilen samanlainen kynä”johtaa”) tai ohut pituudet joustava metalli,joka (kuten nimikin kertoo) ”harja” vastaan kommutaattori. Kun kommutaattori on paikoillaan, kun sähkö virtaa piirin läpi, Maa kiertää jatkuvasti samaan suuntaan.
Kuvitus: yksinkertaistettu kaavio osat on electricmotor. Animaatio: Miten se toimii käytännössä., Huomaa, miten kommutaattori kääntää virran joka kerta, kun Kelan kääntöväylä. Tämä tarkoittaa, että Kelan kummallakin puolella oleva voima on aina samassa suunnassa, mikä pitää Kelan pyörimässä myötäpäivään.
yksinkertainen, kokeellinen Moottori, kuten tämä ei pysty tekemään tehoja. Voimme lisätä kääntämällä voima (tai vääntömomentti), että themotor voi luoda kolmella tavalla: joko voimme olla morepowerful pysyvä magneetti, tai voimme lisätä sähkö currentflowing läpi lanka, tai voimme tehdä kelan niin se on monta”kierrosta” (silmukat) hyvin ohut lanka sen sijaan, että yksi ”käännä” paksu lanka.,Käytännössä moottorissa on myös acircular-muotoinen kestomagneetti, joten se melkein koskettaa sitä rotatesinsiirrossa olevaa johtokelaa. Mitä lähempänä magneetti ja kela ovat toisiaan, sitä suurempi voima moottori voi tuottaa.
Vaikka olemme kuvattu useita eri osia, voit ajatella moottori ottaa vain kaksi olennaista komponenttia:
- Siellä on kestomagneetti (tai magneetti) reunan ympäri motor asia, joka pysyy staattinen, joten se on nimeltään staattori on moottori.,
- staattorin sisällä on käämi, joka on asennettu akselille, joka pyörii ympäri suurella nopeudella—ja Tätä kutsutaan roottoriksi. Roottoriin kuuluu myös kommutaattori.
Universal motors
DC-moottorit, kuten tämä on suuri akkukäyttöinen lelut (asioita, kuten pienoisrautateitä, radio-ohjattavia autoja, tai parranajokoneet), mutta et löydä niitä monet kodinkoneet. Pienet laitteet (kuten kahvimyllyt tai sähköllä toimivat ruoan sekoittimet) käyttävät yleensä niin sanottuja yleismoottoreita, joiden voimanlähteenä voi olla joko AC tai DC., Toisin kuin yksinkertainen DC-moottori, yleinen moottori on sähkömagneetti, sen sijaan pysyvä magneetti, ja se vie sen virta AC-tai DC-teho-syöte:
- Kun syöttää DC, sähkömagneetti toimii kuten tavanomainen pysyvä magneetti, ja tuottaa magneettikentän, joka on aina osoittaa samaan suuntaan. Kommutaattori kääntää kelavirran joka kerta, kun kela kääntyy ympäri, aivan kuten yksinkertaisessa DC-moottorissa, joten kela pyörii aina samaan suuntaan.,
- Kun olet syöttää vuonna AC, kuitenkin, nykyinen virtaa läpi sähkömagneetti ja nykyinen virtaa läpi kela sekä reverse, aivan vaiheessa, joten voimaan kela on aina samaan suuntaan ja moottori aina pyörii joko myötäpäivään tai vastapäivään. Entä kommutaattori? Taajuuden nykyinen muuttuu paljon nopeammin kuin moottori pyörii ja, koska kenttä ja nykyinen ovat aina askel, se ei ole oikeastaan väliä missä asennossa kommutaattori on milloin tahansa.,
Animaatio: Miten yleinen moottori toimii: sähkön voimia sekä magneettikentän ja pyörivä kela. TASAVIRTALÄHTEELLÄ toimiva yleismoottori toimii kuten perinteinen tasavirtalähde, kuten yllä. VAIHTOVIRTALÄHTEELLÄ sekä magneettikenttä että kelavirta muuttavat suuntaa aina, kun syöttövirta kääntyy. Se tarkoittaa, että Kelan voima osoittaa aina samalla tavalla.,
Kuva: Sisällä tyypillinen universaali moottori: pääosat sisällä keskisuurten moottori kahvimylly, joka voi ajaa joko DC tai AC. Reunaa kiertävä harmaa sähkömagneetti on staattori (staattinen osa) ja sen voimanlähteenä ovat oranssinväriset kelat. Huomaa myös kommutaattorin raot ja sitä vasten työntyvät hiiliharjat, jotka antavat tehoa roottoriin (pyörivään osaan)., Oikosulkumoottori sellaisia asioita kuin sähkö rautatie junat ovat monta kertaa suurempi ja tehokkaampi kuin tämä, ja aina työtä käyttämällä korkean jännitteen vaihtovirta (AC), sen sijaan low-voltage direct current (DC), tai kohtalaisen alhainen jännite kotitalouksien AC että voimia universal motors.
muunlaiset sähkömoottorit
yksinkertaisissa DC-ja universaalimoottoreissa roottori pyörii staattorin sisällä. Roottori on kela, yhdistetty sähkön ja staattori on kestomagneetti tai sähkömagneetti., Suuri AC-moottorit (käytetään asioita, kuten tehtaan koneet) toimivat hieman eri tavalla: ne kulkevat vuorotellen nykyinen kautta vastakkaista paria magneetteja luoda pyörivä magneettikenttä, joka ”saa aikaan” (luo) magneettikenttä moottori on roottori, joka aiheuttaa sen spin noin. Voit lukea tästä lisää AC-induktiomoottoreita käsittelevästä artikkelistamme. Jos otat yhden näistä oikosulkumoottori ja ”avata” sitä, joten staattori on tehokkaasti aseteltu pitkä jatkuva rata, roottori voi pyöriä pitkin suorassa linjassa., Tämä nerokas muotoilu on tunnettu lineaarinen moottori, ja löydät sen sellaisia asioita kuin tehtaan koneet ja kelluva ”maglev” (magnetic levitation) rautateitä.
toinen mielenkiintoinen muotoilu on harjaton DC (BLDC) – moottori. Staattori ja roottori vaihtuvat tehokkaasti, ja niiden keskellä on useita rautakeloja ja niiden ympärillä pyörivä kestomagneetti, ja kommutaattori ja harjat korvataan elektronisella piirillä. Voit lukea lisää hub Motorsia käsittelevästä pääartikkelista.Stepper-moottorit, jotka kääntyvät tarkasti säädettyjen kulmien kautta, ovat harjattomien TASAVIRTAMOOTTOREIDEN muunnelma.,
