Come funziona un motore elettrico? Spiegazione semplice
Con l'avvento della mobilità elettrica, anche il tema dei motori elettrici sta diventando sempre più importante. Ma come funziona un motore del genere? Te lo spieghiamo in questo articolo.
Come funziona un motore elettrico? Spiegazione dei campi magnetici e della forza di Lorentz
Il motore elettrico sfrutta una forza essenziale della natura: la forza di Lorentz. Spiegheremo come funziona e perché un motore elettrico può farlo sulla base di basi semplificate prima di iniziare la costruzione.
- Ogni magnete ha due poli: il polo nord e il polo sud. Le forze magnetiche agiscono sempre dal nord al polo sud e sulle cosiddette sostanze ferromagnetiche (cobalto, ferro, nichel).
- Materiali solidi come il ferro sono sempre attratti da un magnete. Se sono presenti due magneti, tuttavia, vale quanto segue: gli stessi poli si respingono a vicenda (poli sud e sud, poli nord e nord) - poli diversi si attraggono (poli sud e nord).
- L'elettricità ha anche due poli diversi. C'è un polo positivo e negativo qui. Questo si chiama carica elettrica. Inoltre significa che una particella è caricata positivamente. Meno significa che una particella viene caricata negativamente.
- L'effetto all'interno di un campo magnetico su una carica (più o meno) è chiamato forza di Lorentz. Per dirla semplicemente: il polo nord magnetico respinge la carica positiva e attira la carica negativa. Il polo sud magnetico attira la carica positiva e respinge la carica negativa.
- Ogni motore elettrico si basa su questo. Usa l'effetto magnetico di un magnete permanente su un elettromagnete (che è eccitato e ha una carica).
Struttura e funzione del motore
- Il cosiddetto statore si trova sotto l'alloggiamento di un motore elettrico. È costituito da un campo magnetico stabile (magnete permanente). Ciò significa che i poli nord e sud hanno un posto fisso e non sono variabili.
- Il rotore (lat. Rotare = giro) si trova nel motore stesso, è attaccato ad un albero e quindi ruotabile. Il suo campo magnetico elettrico cambia costantemente: i poli nord e sud si scambiano di posto. Il rotore è circondato dallo statore.
- L'ancoraggio è il nucleo di ferro del rotore. Le bobine del rotore, attraverso le quali scorre la corrente, sono avvolte attorno ad esso. Il campo magnetico mutevole viene costruito usando queste bobine. Se l'armatura è un magnete permanente, non ci sono bobine.
- Il commutatore (chiamato anche commutatore polare) si trova sull'albero del rotore. La corrente scorre attraverso di essa. Il compito del commutatore è di ruotare il campo magnetico del rotore e quindi di scambiare i poli. Ciò accade sempre quando viene raggiunta una determinata posizione. I contatti scorrevoli sono collegati al commutatore, che fornisce corrente al rotore.
- Se il motore elettrico è ora eccitato, il campo magnetico si accumula nel rotore. Solo allora diventerà un elettromagnete rotante.
- Secondo il principio sopra descritto che gli stessi poli si respingono sempre a vicenda, il rotore inizia a girare. Il commutatore imposta sempre il campo elettromagnetico del rotore in modo che il polo nord del rotore e il polo nord dello statore (analogo al polo sud) siano rivolti l'uno verso l'altro. In poche parole, la polarità del rotore viene cambiata dopo ogni mezzo giro. Altrimenti il Polo Nord e il Polo Sud si affronterebbero e il motore si fermerebbe.
- Esiste anche una variante del motore elettrico senza commutatore. Con i motori a corrente alternata, il campo magnetico cambia di ritmo con la velocità del rotore. Gli stessi poli si fronteggiano "automaticamente". In questo caso, la struttura è leggermente diversa. Le parti di base vengono mantenute.
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