Motoare electrice

Motoare electrice

Electricitatea fiind o forma foarte avantajoasa de energie, generatoarele si motoarele electrice au o utilizare foarte larga- de la motoare pentru burghie si pana la locomotive.

Electricitatea exista de la crearea materiei, intrucat materia este formata din atomi, care contin particule incarcate electric, numite protoni si electroni. Vechii greci stiau ca frecand o bucata de panza, aceasta va atrage obiecte usoare, dar nu aveau o explicatie a acestui fenomen. De fapt, frecarea genereaza electri- citatea.

Materialele incarcate electric atrag obiecte usoare, fenomen observat si de vechii greci, la frecarea unei bucati de chihlimbar cu o panza. Termenii actuali de „electron”, sau „electricitate” sunt derivati din grecescul „elektron”, care inseamna chihlimbar. Cu toate ca vechii greci facusera un mare pas pe drumul unei noi descoperiri, primul motor generator de electricitate a fost inventat abia in jurul anului 1600. Germanul Otto von  Guericke a construit un motor simplu, care continea un balon cu sulf. Balonul era pus in miscare prin rotirea unui maner; tinand in acelasi timp o mana pe balon, aceasta se incarca electric din cauza frecarii.

Un alt tip este generatorul care functioneaza prin inductie electrostatica. Acest proces presupune incarcarea cu energie a unui obiect prin aproprierea lui de un alt obiect, incarcat electric. Unul dintre aceste motoare, inventat in anul 1883 de James Wimshurst, este folosit si azi in demonstratii de laborator, pentru a genera o energie de pana la 50000 de volti, uneori chiar mai mult.

Motoare cu megavolti -unul dintre generatoarele prin inductie des folosite este cel inventat in anul 1931 de Van de Graaff. O curea confectionata dintr-un material izolant transmite energia unei sfere metalice, care ajunge in cele din urma la cateva milioane de volti. Acest generator electric este utilizat pentru a testa materiale izolante care trebuie sa reziste la tensiuni mari. De asemenea este utilizat in cercetare nucleara, tensiunea inalta fiind folosita pentru accelerarea vitezei particulelor de subatomi.

Cu toate ca generatoarele prin frecare si inductie genereaza o tensiune foarte inalta, ele nu pot genera curent continuu. Aceasta nevoie a fost sadisfacu- ta doar la sfarsitul anilor 1790, cand omul de stiinta italian Alessandro Volta a inventat prima baterie, inventie care a condus la utilizarea electricitatii pentru iluminat la sfarsitul secolului XIX. Chiar daca bateria este o sursa convenabila de electricitate utilizata in multiple scopuri, ea se uzeaza si trebuie fie inlocuita, fie schimbata. Asadar, bateria nu este o sursa potrivita pentru a genera curent electric unei intregi comunitati.

Oested si Ampere- in anul 1819, profesorul danez Hanes Oested a desco- perit faptul ca un fir conductor de curent electric poate influenta acul unei busole Oested a descoperit astfel electromagnetismul produs de electricitate. In anul 1821, Andre Ampere a demonstrat un efect asemanator – un fir conductor de cu- rent electric se misca sub influenta acestuia. Acesta este principiul care sta la ba- za functionarii unui motor electric.

Rotatii electrice- ale lui Faraday, demonstreaza principiul de baza care sta la baza functionarii motoarelor electrice din zilele noastre. Primul motor electric care a dat rezultate practice este cel inventat de inginerul american Thomas Davenport, in 1837, care l-a folosit pentru a pune in miscare un burghiu si un strung electric.

Motoare cu curent continuu- este un curent electric care circula intot- deauna in aceeasi directie dinspre o baterie sau orice alta sursa. Daca se conec- teaza o baterie la bobina unui motor electric simplu, aceasta se comporta ca un magnet, avand la un capat polul nord si la celalalt polul sud. Intrucat polii opusi se atrag, polul nord al bobinei este atras de polul sud al magnetului permanent,iar polul sud al bobinei este atras de polul nord al magnetului permanent. Aceste forte de atractie produc rotirea bobinei. Un schimbator automat numit comutator schimba directia de circulatie a curentului electric prin bobina. Acesta este alcatuit dintr-un inel de cupru taiat in doua si instalat pe un material izolator, pe axa de rotatie. Capetele bobinei sunt conectate la cele doua capete ale inelului. Curentul electric circula prin intermediul unei perechi de carbuni (perii), conectati la partile opuse ale comutatorului. Rotatia axului face ca fiecare din perii sa fie conectata pe rand la polii bobinei.

Motoare cu curent alternativ- isi schimba de regula directia de 50 sau 60 de ori pe secunda. Unele motoare care functioneaza cu curent alternativ au un rotor alimentat cu curent prin intermediul unui comutator, la fel ca si motoarele cu curent continuu. Insa la majoritatea motoarelor cu curent alternativ, rotorul nu este conectat, motorul functionand in acest caz pe baza unui principiu numit inductie. Curentul alternativ care circula prin fluxurile statorului produc un camp magnetic, ca si cel produs de rotirea unui magnet permanent. Acest camp mobil produce un camp in fluxurile rotorului, magnetizandu-l. Astfel, el se ro- teste, din cauza respingerii polilor sai de catre campul magnetic care il inconjoara

Motoare sincrone-rotorul se misca in acelasi timp cu campul magnetic care il inconjoara. Un motor sincron simplu este alcatuit dintr-unul sau mai multi magneti permanenti, polii acestora fiind atrasi de polii opusi ai campului magnetic inconjurator, astfel incat se rotesc cu aceeasi viteza. La unele motoare, rotorul nu este un magnet permanent, ci un electromagnet, dar principiul de functionare este acelasi.

Curent electric pentru populatie- Faraday a fost primul care a folosit un efect electromagnetic pentru a genera electricitate, care mai apoi a ajutat la inventia unor masini cu utilizare practica. In jurul anilor 1870 au fost construite generatoare electrice, iar in 1881 a fost pusa in functionare prima centrala elec- trica la Goldaming, Anglia unde generatorul era pus in miscare de apa fiind prima centrala hidro-electrica. Astfel au fost inlocuite lampile cu ulei din casele oamenilor cu instalatii electrice. Insa noul sistem era mai scump si astfel la mai putin de doi ani centrala a fost inchisa. Prima centrala electrica construita la Londra a avut parte de o reactie mult mai buna. Viteza trecerii magazinelor, a bi- rourilor, a fabricilor, a hotelurilor, la noul sistem de iluminat demonstra acum lumii intregi ca generarea curentului electric avea sa devina o industrie de baza.