כיצד פועלים מנועים חשמליים וגנרטורים

כלי רכב חשמליים מסתמכים אך ורק על מנועים חשמליים להנעה, והכלאיים משתמשים במנועים חשמליים כדי לסייע במנועי הבעירה הפנימית שלהם לתנועה. אבל זה לא הכל. מנועים ממש אלה יכולים לשמש ולהשתמש בהם כדי לייצר חשמל (בתהליך של בלימה רגנרטיבית) לטעינת הסוללות המשולבות של הרכבים האלה.

השאלה הנפוצה ביותר היא: "איך זה יכול להיות... איך זה עובד? "רוב האנשים מבינים שמנוע מונע על ידי חשמל כדי לעבוד - הם רואים את זה בכל יום במכשירים הביתיים שלהם (מכונות כביסה, שואבי אבק, מעבדי מזון).

אבל הרעיון שמנוע יכול "לרוץ לאחור", למעשה לייצר חשמל במקום לצרוך אותו נראה כמעט כמו קסם. אבל פעם הקשר בין מגנטים לחשמל (אלקטרומגנטיות) למושג שימור אנרגיה מובן, התעלומה נעלמת.

כוח מנוע וייצור חשמל מתחילים במאפיין של אלקטרומגנטיות - הקשר הפיזי בין מגנט לחשמל. אלקטרומגנט הוא מכשיר הפועל כמו מגנט, אך הכוח המגנטי שלו בא לידי ביטוי ונשלט על ידי חשמל.

כאשר חוט העשוי מחומר מוליך (נחושת, למשל) עובר דרך שדה מגנטי, נוצר זרם בחוט (גנרטור מחולל). לעומת זאת, כאשר חשמל מועבר דרך חוט המתפתל סביב ליבת ברזל, וליבה זו נמצאת בנוכחות שדה מגנטי, הוא ינוע ויתפתל (מנוע בסיסי מאוד).

מנוע / גנרטורים הם באמת מכשיר אחד שיכול לפעול בשני מצבים הפוכים. בניגוד למה שחושבים לפעמים אנשים, זה לא אומר ששני מצבי המנוע / הגנרטור פועלים לאחור זה מזה (שכמנוע המכשיר מסתובב לכיוון אחד וכגנרטור הוא הופך את ההפך כיוון).

הפיר מסתובב תמיד באותה צורה. "שינוי הכיוון" הוא בזרימת החשמל. כמנוע, הוא צורך חשמל (זורם פנימה) כדי לייצר כוח מכני, וכגנרטור הוא צורך כוח מכני לייצור חשמל (זורם החוצה).

מנוע / גנרטורים חשמליים הם בדרך כלל אחד משני סוגים, או AC (זרם חילופין) או DC (ישיר זרם) וכיוונים אלה מעידים על סוג החשמל שהם צורכים ו ליצור.

מבלי להיכנס ליותר מדי פרטים ולסגור את הנושא, זה ההבדל: זרם זרם חילופין משנה כיוון (מתחלף) בזמן שהוא זורם במעגל. זרמי זרם ישר זורמים בצורה חד-כיוונית (נשארים זהים) כשהם עוברים במעגל.

סוג הזרם המשמש עוסק בעיקר בעלות היחידה ויעילותה (מנוע / גנרטור AC הוא בדרך כלל יקר יותר, אך גם יעיל בהרבה). די אם נאמר שרוב ההיברידיות ורכבים חשמליים רבים וגדולים יותר משתמשים במנוע / גנרטורים AC - כך שזה הסוג שנתמקד בו בהסבר זה.

• ארמטורה פורה עם צירים תיליים (רוטור)
• שדה מגנטים המשרה אנרגיה חשמלית הנערמת זה לצד זה בתוך בית (סטטור)
• מחליק טבעות הנושאות את זרם AC אל / מהמחזור
• מברשות הנוגעות לטבעות החלקה ומעבירות זרם אל / ממעגל החשמל

המבנה מונע על ידי מקור כוח מכני (לדוגמה, בייצור חשמל מסחרי זה יהיה טורבינת קיטור). כאשר מסתובב הרוטור הפצע הזה, סליל התיל שלו עובר מעל המגנטים הקבועים בסטטור ונוצר זרם חשמלי בחוטי בית הגבול.

אך מכיוון שכל לולאה בודדת בסליל עוברת תחילה את הקוטב הצפוני ואז את הקוטב הדרומי של כל אחד המגנט ברצף כשהוא מסתובב על צירו, הזרם המושרה משתנה ללא הרף ובמהירות כיוון. כל שינוי כיוון נקרא מחזור והוא נמדד במחזורים לשנייה או הרץ (הרץ).

בארצות הברית קצב המחזור הוא 60 הרץ (60 פעמים בשנייה) ואילו ברוב חלקי העולם המפותחים האחרים הוא 50 הרץ. טבעות להחליק אינדיבידואליות מותאמות לכל אחד משני הקצוות של לולאת התיל של הרוטור בכדי לספק נתיב לזרם העזיבה armature. מברשות (שהן למעשה מגעי פחמן) נעות על טבעות ההחלקה ומשלימות את הנתיב עבור הזרם למעגל אליו מחובר הגנרטור.

פעולה מוטורית (אספקת כוח מכני) היא במהותה ההפך מפעולת הגנרטור. במקום להסתובב את בית השחי לייצור חשמל, הזרם מוזרם על ידי מעגל, דרך המברשות וטבעות ההחלקה ולתוך המחזור. זרם זה הזורם דרך הרוטור פצע הסליל (ארמטורה) הופך אותו לאלקטרומגנט. המגנטים הקבועים בסטטור דוחים את הכוח האלקטרומגנטי הזה וגורם לסיבוב של הצבא. כל עוד חשמל זורם במעגל, המנוע יפעל.