موتورهای الکتریکی چگونه کار می‌کنند؟
موتور الکتریکی تقریباً همه جا هستند! داخل وسایل برقی خانۀ شما، مثل آب میوه‌گیری، یخچال، ماشین لباسشویی، ضبط صوت، سشوار و ده‌ها وسیلۀ دیگر از این موتورها استفاده شده است. با ما همراه باشید تا ببینید این موتورها چگونه کار می‌کنند؟
امروزه ماشین ها از قطعات ریز و مخفی ساخته شده اند.در این مستند به بررسی آن ها می پردازیم.
همچنین در این مجموعه بینظیر با چند طراح حرفه ای ماشین گفتگو کرده و با نحوه طراحی و ساخت و کارکرد وسایل آشنا می شویم ..
یک موتور الکتریکی، جریان الکتریسیته را به حرکت مکانیکی تبدیل میکند. عمل عکسِ آن که تبدیل حرکت مکانیکی به الکتریسیته است، توسط ژنراتور یا مولد انجام میشود. این دو وسیله علی‌رغم تفاوت در عملکرد، در ساختار تقریباً مشابه یکدیگر هستند. ایدۀ کلی ساخت موتورهای الکتریکی در آن است که وقتی که یک حامل جریان الکتریسیته (مانند سیم) تحت تأثیر ی میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد، نیرویی از سوی میدان مغناطیسی بر روی آن حامل اعمال میشود.
اجزای موتور الکتریکی
ابتدا نگاهی به درون یک موتور الکتریکی ساده می‌اندازیم. یک موتور ساده از ۶ بخش آرمیچر، زغال هادی، سوئیچ تغییر دهندۀ جهت برق، محور، آهنربا و منبع برق تشکیل میشود.
اگر شما تا به حال با آهنربا کار کرده باشید، حتما دریافته‌اید که قطب‌های همنام آهنربا همدیگر را دفع و قطب‌های غیر همنام همدیگر را جذب می‌کنند. این قانون بنیادین آهن‌رباها است. اگر شما دو میلۀ آهنربا را خم کنید، به طوری که دو قطب N و S آن روبروی هم قرار گیرند و سپس یک الکترومغناطیس یا آهنربای الکتریکی را بین آنها قرار دهید، به همین سادگی صاحب یک موتور الکتریکی خواهید شد.
آهنربای الکتریکی بخش مهم یک موتور الکتریکی محسوب میشود. شما می‌توانید با پیچیدن ۱۰۰ دور سیم، حول یک میخ و اتصال آن به یک باطری، یک آهنربای الکتریکی درست کنید. در این صورت طبق قوانین فیزیک، میخ تبدیل به آهنربا میشود. آن سرِ میخ که به قطب مثبت باطری وصل شده است، قطب S آهنربا و طرف دیگر قطب N خواهد بود.
حال اگر این آهنربای الکتریکی را روی محوری بین آهنربای نعلی شکل طوری قرار دهیم که قطب‌های همنام روبروی هم باشند، به دلیل آن‌که قطب‌های همنام همدیگر را دفع می‌کنند، آهنربای الکتریکی حول محور خود، یک نیم دور می‌چرخد تا قطب‌های غیر همنام روبروی هم قرار گیرند. حال اگر بتوانیم کاری کنیم که دائماً قطب‌های + و – متصل به باطری عوض شوند، سیم‌پیچ آهنربای الکتریکی هم مدام دور محور خود خواهد چرخید.
سیم‌پیچ متصل به باطری ایجاد میدان مغناطیسی میکند و در نتیجه خاصیت آهن‌ربایی پیدا میکند. حال اگر این سیم‌پیچ داخل فضای آهنربای نعلی‌شکل قرار گیرد، آهنربا طوری سیم‌پیچ را می‌چرخاند که قطب‌های غیرهمنام کنار هم قرار گیرند.
اگر به جای سیم‌پیچ شکل سمت راست، نوعی سیم‌پیچ قابل چرخش قرار دهیم، به نحوی که با هر بار چرخش، قطب‌های + و – آن تغییر کند، موتوری الکتریکی خواهیم داشت که تا وقتی به باطری وصل است، در فضای داخل آهنربا خواهد چرخید.
در موتورهای الکتریکی پیشرفته‌تر، آرمیچر جای میخ عمل میکند. آرمیچر، آهنربای الکتریکی است که با پیچاندن سیم حول دو یا چند میله فلزی ساخته میشود. سیم‌پیچ آرمیچر طوری ساخته میشود که بتواند حول محور عمودی به راحتی بچرخد.
حال اگر باطری را توسط دو زغال هادی به محور عمودی متصل کنیم، قطب‌های N و S آهن‌ربایی در دو سر آرمیچر ایجاد میشود. وقتی این آرمیچر را بین آهنربای نعلی شکل قرار دهیم، آرمیچر یک نیم دور می‌چرخد و به این ترتیب ارتباط + و – آرمیچر با باطری جابجا میشود و قطب‌های آهن‌ربایی آن نیز دوباره تغییر میکند.
طبق قانون بنیادی، قطب‌های همنام دوباره همدیگر را دفع می‌کنند و آرمیچر یک نیم دور دیگر می‌زند. با تکرار این کار، آرمیچر تا وقتی به باطری متصل است، حول محور خود خواهد چرخید. بسته به نوع کاربرد، موتورهای الکتریکی متنوعی ساخته میشود.
طرح سه بعدی از یک موتور الکتریکی؛ در این موتور، سیم‌پیچ متصل به باطری داخل یک آهنربای نعلی شکل قرار داده شده است. با عبور جریان الکتریکی از سیم، حولِ سیم‌پیچ میدان مغناطیسی ایجاد میشود و با ایجاد خاصیت آهن‌ربایی توسط این میدان مغناطیسی، آهنربای نعلی شکل با نیروی دافعه، قطب همنام سیم‌پیچ را از خود می‌راند و باعث چرخش سیم‌پیچ حول محورش میشود.
پرسش های پرتکرار پیرامون موتور الکتریکی
موتور الکتریکی چگونه کار می کند؟
موتور الکتریکی انرژی الکریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل میکند. اکثر موتورهای الکتریکی از طریق برهم کنش بین میدان مغناطیسی موتور و جریان الکتریکی در سیم پیچ سیم کار می کنند تا نیرو را به شکل گشتاور اعمال شده بر شافت موتور تولید کنند
انواع موتور الکتریکی چیست؟
موتور الکتریکی به دو دسته تقسیم میشود . آنها موتور AC و موتور DC هستند . موتور AC جریان متناوب را به عنوان ورودی می گیرد ، در حالی که موتور DC جریان مستقیم را می گیرد
آیا یک موتور الکتریکی می تواند برق تولید کند؟
یک موتور الکتریکی برق را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند و منبع تغذیه ماشین آلات را تأمین می کند. یک ژنراتور عکس این عمل را انجام می دهد و انرژی مکانیکی را به برق تبدیل می کند .
چگونه می توان موتور الکتریکی را قدرتمندتر کرد؟
ما می توانیم نیروی چرخش (یا گشتاور) را که موتور می تواند ایجاد کند ، از سه طریق افزایش دهیم: یا می توانیم یک آهنربا دائمی قدرتمندتر داشته باشیم ، یا می توانیم جریان الکتریکی را که از طریق سیم عبور می کند افزایش دهیم ، یا می توانیم سیم پیچ را بجای سیم ضخیم و کوتاه، با سیم نازک تر و بلند تری بسازیم تا حلقه های بیشتری اشته باشد.
سیم پیچ روتور از چه چیزی ساخته شده است؟
سیم پیچ روتور سیم پیچ از سیم مسی ساخته شده است ، زیرا مس رسانای بسیار خوبی است.
