Jak działa silnik elektryczny? Proste wyjaśnienie
Wraz z pojawieniem się e-mobilności temat silników elektrycznych staje się coraz ważniejszy. Ale jak działa taki silnik? Wyjaśnimy Ci to w tym artykule.
Jak działa silnik elektryczny? Wyjaśnienie pól magnetycznych i siły Lorentza
Silnik elektryczny wykorzystuje istotną siłę natury - siłę Lorentza. Wyjaśnimy, jak to działa i dlaczego silnik elektryczny może to zrobić na podstawie uproszczonych podstaw, zanim przejdziemy do montażu.
- Każdy magnes ma dwa bieguny: biegun północny i biegun południowy. Siły magnetyczne działają zawsze z północy na biegun południowy i na tak zwane substancje ferromagnetyczne (kobalt, żelazo, nikiel).
- Materiały stałe, takie jak żelazo, zawsze przyciągają magnes. Jeśli jednak obecne są dwa magnesy, obowiązują następujące zasady: te same bieguny odpychają się (bieguny południowy i południowy, biegun północny i północny) - różne bieguny przyciągają się (bieguny południowy i północny).
- Energia elektryczna ma również dwa różne bieguny. Jest tutaj biegun dodatni i ujemny. Nazywa się to ładunkiem elektrycznym. Plus oznacza, że cząsteczka jest naładowana dodatnio. Minus oznacza, że cząstka jest naładowana ujemnie.
- Wpływ pola magnetycznego na ładunek (plus lub minus) nazywa się siłą Lorentza. Mówiąc prosto: magnetyczny biegun północny odpycha ładunek dodatni i przyciąga ładunek ujemny. Magnetyczny biegun południowy przyciąga ładunek dodatni i odpycha ładunek ujemny.
- Na tym opiera się każdy silnik elektryczny. Wykorzystuje efekt magnetyczny magnesu stałego na elektromagnesie (który jest pod napięciem i ma ładunek).
Budowa i funkcja silnika
- Tak zwany stojan znajduje się pod obudową silnika elektrycznego. Składa się ze stabilnego pola magnetycznego (magnes stały). Oznacza to, że bieguny północny i południowy mają stałe miejsce i nie są zmienne.
- Wirnik (łac. Rotare = zwoj) znajduje się w samym silniku i jest przymocowany do wału, dzięki czemu jest obrotowy. Jego elektryczne pole magnetyczne stale się zmienia: bieguny północny i południowy zamieniają się miejscami. Wirnik jest otoczony stojanem.
- Kotwica jest żelaznym rdzeniem wirnika. Cewki wirnika, przez które przepływa prąd, są owijane wokół niego. Zmienne pole magnetyczne jest budowane za pomocą tych cewek. Jeśli zwora jest magnesem trwałym, nie ma cewek.
- Komutator (zwany również zmieniaczem biegunów) znajduje się na wale wirnika. Przepływa przez nią prąd. Zadaniem komutatora jest obrócenie pola magnetycznego wirnika, a tym samym wymiana biegunów. Dzieje się tak zawsze po osiągnięciu określonej pozycji. Styki przesuwne są przymocowane do komutatora, który zasila wirnik prądem.
- Jeśli silnik elektryczny jest teraz pod napięciem, w wirniku gromadzi się pole magnetyczne. Dopiero wtedy stanie się obracającym się elektromagnesem.
- Zgodnie z zasadą opisaną powyżej, że te same bieguny zawsze się odpychają, wirnik zaczyna się obracać. Komutator zawsze ustawia pole elektromagnetyczne wirnika tak, aby biegun północny wirnika i biegun północny stojana (analogicznie do bieguna południowego) były skierowane do siebie. Mówiąc najprościej, polaryzacja wirnika zmienia się co pół obrotu. W przeciwnym razie biegun północny i biegun południowy stanęłyby naprzeciw siebie, a silnik zatrzymałby się.
- Istnieje również wariant silnika elektrycznego bez komutatora. W przypadku silników prądu przemiennego pole magnetyczne zmienia się rytmicznie wraz z prędkością wirnika. Te same bieguny są skierowane do siebie „automatycznie”. W tym przypadku struktura jest nieco inna. Podstawowe części zostają zachowane.
Więcej na ten temat na EFahrer.com
Wszystko o samochodach elektrycznych: aktualne testy i kalkulator zasięgu można znaleźć na naszym portalu e-mobilności EFahrer.com. Znajdziesz tam również duży obszar doradztwa wokół samochodów elektrycznych.
Czy wkrótce nastąpi przełom? W poniższym artykule możesz przeczytać, czy bezprzewodowe ładowanie może wkrótce stać się rzeczywistością w samochodzie elektrycznym.