Motorer och generatorer är elektromagnetiska enheter. De har strömbärande slingor som roterar i magnetfält. Detta snabbt skiftande magnetfält producerar elektromotoriska krafter, kallade emfs eller spänningar. Elektriska motorer och generatorer är motsatta av varandra. Elektriska motorer konverterar elektrisk energi till mekanisk energi, medan elektriska generatorer omvandlar mekanisk energi till elektrisk energi.

Konstruktion

Elmotorer och generatorer har strömtransporterande slingor som kontinuerligt roterar i ett magnetfält. Slingorna är lindade runt en järnkärna kallad en armatur som gör magnetfältet inuti dem starkare. Strömmen i slingorna vänder mot riktning som orsakar ankaret och därigenom att slingorna ständigt roterar. Lösningsväxlingsriktningen medför att en inducerad emf genereras.

Emf är kort för elektromotorisk kraft. Det är inte en kraft, men den potentiella skillnaden mellan terminalerna hos en enhet som ändrar en form av energi till elektrisk energi. Ett batteri, till exempel, omvandlar kemisk energi till elektrisk energi, och det är en källa till emf. En potentiell skillnad är en spänning.

Den inducerade emf som skapas av rörelsens rörelser blir större desto snabbare förändras magnetfältet. Detta är Faraday's Induction Law, uppkallad efter upptäckaren, den berömda fysikern Michael Faraday.

AC-generatorer

AC-generatorer är motsatta från motorer, eftersom de omvandlar mekanisk energi till elektriska. Mekanisk energi används för att rotera looparna i magnetfältet och den genererade emf är en sinusvåg som varierar i tid. Ånga från bränna fossila bränslen som kol, olja och naturgas är en vanlig källa i länder som Förenta staterna. I Europa används kärnklyvning för att skapa ånga. I vissa vattenkraftverk, som de som finns i Niagara Falls, används vattentryck för att rotera turbinerna. Turbiner är rotorer med skovlar eller blad. Vind och vatten brukar inte användas som fossila bränslen för mekaniska energikällor eftersom de inte är lika effektiva och är dyrare.

AC Motorer

AC-motorer konverterar elektrisk energi till mekanisk. En växelström används för att rotera slingorna i magnetfältet. De flesta växelströmsmotorer producerar strömmen genom att använda induktion. En elektromagnet orsakar magnetfältet och använder samma spänning som spolarna gör.

DC-motorer och generatorer

DC-motorer och generatorer liknar deras AC-motsvarigheter, förutom att de har en delad ring kallad en kommutator. Kommutatorn är ansluten till elektriska kontakter som kallas borstar. Förändringsriktningen av strömmen genom kommutatorn medför att ankaret och därmed looparna roterar. Det magnetfält som armaturen vrider in kan vara en permanentmagnet eller elektromagnet. DC generatorer har en genererad emf är likström.

Motorer Jämfört med Generatorer

Alla motorer är generatorer. Emf i en generator ökar dess effektivitet, men en emk i en motor bidrar till energiförbrukning och ineffektivitet i prestanda. En back emf är ett motstånd mot förändring i ett magnetfält. En bakre emf visas i en motor efter att den har slagits på, men inte omedelbart. Det minskar strömmen i slingan och blir större när motorens hastighet ökar. Detta medför att motorns effektbehov också ökar, särskilt under belastningar som är mycket stora.