Hvordan elektriske motorer og generatorer fungerer

Elektriske kjøretøy er utelukkende avhengig av elektriske motorer for fremdrift, og hybrider bruker elektriske motorer for å hjelpe sine forbrenningsmotorer for bevegelse. Men det er ikke alt. Disse motorene kan brukes til å generere strøm (gjennom prosessen med regenerativ bremsing) for å lade disse kjøretøyene ombordbatterier.

Det vanligste spørsmålet er: "Hvordan kan det være... hvordan fungerer det? "De fleste forstår at en motor drives av strøm for å utføre arbeid - de ser den hver dag i husholdningsapparater (vaskemaskiner, støvsugere, matprosessorer).

Men ideen om at en motor kan "kjøre bakover", og faktisk produsere strøm i stedet for å konsumere den, virker nesten som magi. Men en gang er forholdet mellom magneter og elektrisitet (elektromagnetisme) og begrepet bevaring av energi blir forstått, forsvinner mysteriet.

Motorkraft og elektrisitetsproduksjon begynner med egenskapen til elektromagnetisme - det fysiske forholdet mellom en magnet og elektrisitet. En elektromagnet er en enhet som fungerer som en magnet, men dens magnetiske kraft manifesteres og styres av elektrisitet.

Når ledning laget av ledende materiale (for eksempel kobber) beveger seg gjennom et magnetfelt, skapes det strøm i ledningen (en rudimentær generator). Motsatt, når elektrisitet føres gjennom en ledning som vikles rundt en jernkjerne, og denne kjernen er i nærvær av et magnetfelt, vil den bevege seg og vri seg (en veldig grunnleggende motor).

Motor / generatorer er virkelig en enhet som kan kjøres i to motsatte modus. I motsetning til hva folk noen ganger tror, ​​betyr det ikke at de to modusene til motoren / generatoren kjører bakover fra hverandre (at som motor svinger enheten i en retning og som generator, snur den motsatt retning).

Skaftet snurrer alltid på samme måte. "Retningen endres" er i strømmen av strøm. Som motor bruker den strøm (strømmer inn) for å lage mekanisk kraft, og som generator bruker den mekanisk kraft for å produsere strøm (strømmer ut).

Elektrisk motor / generatorer er vanligvis en av to typer, enten vekselstrøm (vekselstrøm) eller likestrøm (direkte) Nåværende) og disse betegnelsene er en indikasjon på hvilken type strøm de bruker og generere.

Uten å komme for mye i detalj og tømme problemet, er dette forskjellen: AC strøm endrer retning (veksler) når det strømmer gjennom en krets. Likestrømmer strømmer i en retning (forblir de samme) når de går gjennom en krets.

Den anvendte strømmen er hovedsakelig opptatt av kostnadene for enheten og dens effektivitet (En vekselstrømsmotor / generator er generelt dyrere, men er også mye mer effektiv). Det er nok å si at de fleste hybrider og mange større elektriske kjøretøyer bruker AC-motor / generatorer - så det er den typen vi vil fokusere på i denne forklaringen.

• En akselmontert ledningsviklet armatur (rotor)
• Et felt med magneter som induserer elektrisk energi stablet side om side i et hus (stator)
• Skyv ringer som fører vekselstrøm til / fra ankeret
• Børster som kommer i kontakt med glidringene og overfører strøm til / fra den elektriske kretsen

Ankeren er drevet av en mekanisk kraftkilde (for eksempel i kommersiell elektrisk kraftproduksjon ville det være en dampturbin). Når denne sårrotoren snurrer, passerer dens trådspole over de permanente magnetene i statoren og det opprettes en elektrisk strøm i ledningene til ankeret.

Men fordi hver enkelt sløyfe i spolen passerer først nordpolen, deretter sørpolen for hver magnet sekvensielt når den roterer på aksen, endres den induserte strømmen kontinuerlig, og raskt, retning. Hver retningsendring kalles en syklus, og den måles i sykluser per sekund eller hertz (Hz).

I USA er syklusfrekvensen 60 Hz (60 ganger i sekundet), mens den i de fleste andre utviklede deler av verden er 50 Hz. Individuelle gliringer er montert på hver av de to endene av rotorens trådsløyfe for å gi en bane for strømmen å forlate armatur. Børster (som egentlig er karbonkontakter) kjører mot slirringene og fullfører banen for strømmen inn i kretsen som generatoren er festet til.

Motorisk handling (tilførsel av mekanisk kraft) er i hovedsak det motsatte av generatoraksjonen. I stedet for å snurre ankeret for å lage strøm, blir strøm ført av en krets, gjennom børstene og gliringene og inn i ankeret. Denne strømmen som strømmer gjennom spiralen vikles rotor (anker) gjør den til en elektromagnet. De permanente magnetene i statoren avviser denne elektromagnetiske kraften som får ankeret til å spinne. Så lenge strømmen strømmer gjennom kretsløpet, vil motoren gå.