sähkömoottorit toimivat
Sähkömoottorit muuttavat sähköenergian lineaariseksi tai pyöriväksi voimaksi (vääntömomentiksi), jota käytetään ulkoisen mekanismin, kuten tuulettimen tai hissin, kuljettamiseen. Niitä voidaan käyttää myös käänteisesti generaattoreina energian talteenottoon, joka muuten häviäisi lämpönä.
Sähkömoottorin toiminta perustuu periaatteeseen, että johtimessa virtaava sähkövirta luo magneettikenttiä ympärilleen ja muihin johtimiin, jotka se kulkee läpi. Nämä magneettikentät voivat sitten kohdistaa voimia johtimiin, jolloin ne pyörivät. Sähkömoottorit käyttävät kahta eri tekniikkaa tämän pyörimisvoiman tuottamiseksi.
Kestomagneetti ja johtava johdinkela ovat sähkömoottorin rakennuspalikoita. Kun sähköä johtava silmukka asetetaan kahden vastakkaisen tankomagneetin väliin niiden pohjoisnavat vastakkain ja pieni tila niiden väliin, voi syntyä voima, joka saa magneetit vetäytymään toisiaan vasten. Tämän voiman suuntaa voidaan muuttaa muuttamalla nykyistä suuntaa. Tämä saavutetaan ohjaamalla virta johdinkelan läpi, jonka päät on kytketty akun napoihin. Voima syntyy magneettien magneettikentän, Flemingin vasemman käden säännön ja silmukan virran mekaanisen energian yhdistelmällä.
Kuinka sähkömoottorit toimivat
Jotta pyörivät magneetit jatkaisivat toistensa vetämistä ja hylkimistä, kelan läpi kulkevan virran suuntaa vaihdetaan säännöllisin väliajoin. Tämä tehdään harjoilla ja kommutaattorilla, jotka ohjaavat virran vuorotellen staattorikäämien ja roottorimagneettien läpi. Vaaditun sähkövirran syöttämisen lisäksi tämä kommutaattori muuttaa myös virran suuntaa käämeissä siten, että se on aina kohtisuorassa moottorin luomaan magneettikenttään nähden.
Thomas Davenportin tunnustetaan ensimmäisen sähkömoottorin keksimisestä, jonka teho on riittävä tehtävän suorittamiseen. Se pystyi nostamaan noin 12 paunaa nopeudella yksi jalka sekunnissa. Tämä riitti pieneen painokoneeseen.
Hänen suunnittelussaan oli kuitenkin useita vakavia ongelmia. Näitä olivat jännitehäviö käämien yli, epävakaa syöttövirta ja yleinen kipinöinti. Insinöörit ja fyysikot työskentelivät ratkaistakseen nämä ongelmat ja kehittääkseen tehokkaampia malleja.
Moritz Hermann Jacobi (preussi/venäläinen) loi ensimmäisen oikean pyörivän sähkömoottorin toukokuussa 1834. Hänen laitteensa nosti noin 14 punnan painoa noin 20 minuutin ajan, kunnes akku oli tyhjä.
Jacobin moottori ei ollut yhtä tehokas kuin Wagnerilainen malli, mutta se osoitti, että sähkömoottori voi tuottaa hyödyllisen määrän mekaanista energiaa.
Sähkömoottori on nyt tärkeä osa jokapäiväistä elämäämme. Sitä käytetään monissa sovelluksissa, mukaan lukien pölynimurit, astianpesukoneet, tietokonetulostimet, faksit ja videonauhurit. Sitä löytyy myös monista teollisista sovelluksista, kuten ilmakompressoreista, puhaltimista ja pumpuista. Myös autot ja metrojärjestelmät käyttävät sähkömoottoreita koneidensa ajamiseen.