4.5 – Elmotorn åk9

Elmotorn generatorn

Dessa förmågor utvecklar du genom att genomföra kursen

  • Området skall utveckla din förmåga att Identifiera och analysera tekniska lösningar utifrån ändamålsuppgift och funktion,
  • Identifiera problem och behov som kan lösas utifrån ändamålsenlighet och funktion,
  • Använda teknikområdets begrepp och uttrycksformer

När du har läst det här avsnittet skall du:

  • Känna till olika användningar för elmotorer och generator
  • Ha reflekterat över skillnaden mellan ändliga och förnybara energikällor
  • Kunna diskutera för- och nackdelar med elmotorer
  • Ha reflekterat över hur användningen av olika motorer.
  • Kunna beskriva hur elmotorn fungerar.
  • Kunna följande ord och begrepp: generator, dynamo, permanenta magneter, elektromagneter, spolar, commutator, rotor

Byggbeskrivning till elmotorn. http://youtu.be/ME6_aGzG7Kg

En förutsättning för elmotorns funktion och generatorns funktion är kunskapen om el och magnetism.

Historik Michael Faraday uppfann den elektriska motorn 1821 och generatorn år 1831. Han kunde då visa att den elektriska generatorn och den elektriska motorn i princip är en och samma maskin. Elmotorn och generator är viktiga delar i tekniska system. Det finns massor av olika motorer och generatorer. Motorer och generatorer bygger på att magneternas magnetfält påverkar kopparledare som är formade till spolar. Antigen genom att det skapas ett magnetfält runt en ledare eller att ett magnetfält påverkar en ledare så att det uppstår en spänning, ström. Många apparater som drivs med elmotorer hämtar sin ström från elnätet, batteri eller solceller.

En film som hjälper till att förklara motorn från den enkla vi bygger till den avancerade elmotorn som sitter i våra maskiner i hushållet.

Elmotorn omvandlar elektrisk energi till rörelseenergi Idag är vi beroende av elmotorer och det är en förutsättning för den civilisation vi har. Vi skulle inte kunna producera den mängd mat vi behöver, vi skulle inte ha maskiner som förenklade livet för oss människor. Idag finns det elmotorer så små att de knappt syns och kan driva t.ex. armbandsur. Andra motorer är så stora att de driver tåg eller ubåtar. Andra exempel är elvispen, borrmaskinen, elbilen, varmluftsugnen, skördetröskan också vidare.

Generatorn omvandlar rörelseenergi till elektriskenergi Vi är även beroende av att skapa elektrisk energi till våra motorer och belysning detta gör vi med generatorn. Generatorn finns runt om oss i samhället och är en förutsättning för det moderna samhället. För att producera el på avlägsna platser eller när elnätet är trasigt finns det elverk vars generator drivs av en förbränningsmotor. I våra bilar finns det också minst en remdriven generator vars uppgift är att omvandla motorns rörelseenergi till generatorn som förser bilen med elektricitet och att ladda batteriet. Det finns små generatorer t.ex. en cykeldynamo och stora generatorer i t.ex. ett vattenkraftverk eller ett kärnkraftverk.

Generatorn fungerar genom att omvandla en energiform till elektriskenergi genom elektromagnetisk induktion(uppstår). Elektromagnetisk induktion handlar om samverkan mellan elektriska och magnetiska kraften. Om ett magnetiskt flöde genom en ledare förändras, så induceras (uppstår) en spänning i ledaren.

De elektriska generatorer som vanligtvis förekommer i vårt samhälle har ett fast magnetfält som inte rör sig, i det magnetfältet har man sedan monterat en ledare på en del som kan roteras. När ledaren sedan roteras i det fasta magnetfältet induceras en ström i ledaren, vartefter elektrisk energi utvinns direkt. https://hurfungerar.se/teknik/maskiner/en-generator

Generatorn består av magnetdel (permanenet eller elektromagnet) och en kopparspole med en järnkärna som snurrar runt en axel genom en yttre kraft. Det kan även vara omvänt, att det är magneten som snurrar. Här är finns skillnaden på en växelgenerator och en likströmsgeneratorn, för att läsa vidare om detta följ länkarna. (http://sv.wikipedia.org/wiki/Generator)

Beskrivning av skillnaden av AC och DC generator klicka,Generator

  • Hur många apparater kan du komma på som drivs av eller innehåller någon elmotor eller generator?
  • Vilka saker skulle inte fungera hemma hos dig om någon elmotor eller generator i dem skulle gå sönder.?

För den intresserade så kan du här läsa mer http://www.nyteknik.se/taggar/?tag=Elmotor

motor1

Magnetism En förutsättning för elmotorns funktion är kunskapen om el och magnetism.

Det finns då permanenta magneter (ständiga) tillverkas ofta av stål (järn med hög kolhalt). Exempel på användning av permanenta magneter är att lagra information på hårddiskar, betalkort och videoband lagras med hjälp av magnetism. Magneter används även för att sätta upp saker på som kylskåpsdörren, whiteboardtavlor. Magneten har en syd och en nordsida. Om du för två syd mot varandra så repellerar varandra. Om du för en syd och nord ände mot varandra attraheras de varandra.

elktromagnet1

Det finns också elektromagnetism det är elektrisk ström ger alltså upphov till ett magnetfält. När det går en stor ström genom lindningen uppstår ett mycket kraftigt magnetfält. Med en elektromagnet menar man en spole med en järnkärna. Ju fler varv spolen har och ju större ström som flyter genom den, desto kraftigare blir elektromagneten. När strömmen slås av är elektromagneten inte magnetisk. Fältlinjerna (magnetfält) går från nordändan till sydändan.

Elektromagneter används i många elektriska apparater tex. ringklockor, bildrör till datorskärmar och tv-apparater, elmotorer, magnetlås (dörrar) och lyftkranar.

Magnetfältet kring en ledare Strömmen i ledaren ger upphov till ett magnetiskt fält. De magnetiska fältlinjerna går runt ledaren i cirklar. Ju längre från ledaren man kommer desto svagare blir magnetfältet. När man vill rita ut magnetfältet kring en ledare så börjar man med att rita en cirkel som föreställer ledaren sedd från kortändan.

spole

Spolar Då det går ström genom en spole, uppstår ett magnetfält både inne i och omkring spolen. En enkel spole gör man genom att linda en isolerad ledningstråd några varv kring en penna. Spolen är alltså spiralformad och tråden är oftast av koppar. Om
spolen kopplas till ett batteri, bildas ett magnetfält.  Ju större strömmen är och ju fler varv spolen har, desto starkare blir magnetfältet.
För att ta reda på vilket som är ”nordända” på en spole, kan man använda sig av en ”tumregel”. Tumregeln: Man håller höger hand över spolen så att fingrarna pekar i strömmens riktning. Då pekar tummen mot spolens nordända.

motor2Elmotorer finns det många modeller, men funktionen är samma för dem alla.

Hur fungerar en elmotor då? Om vi har två fasta magneter som är placerade med en N och en S sida mot varandra. Fältlinjerna vill då alltid hitta kortaste vägen mellan nord och syd. Vi vet att det kring en spole finns ett magnetfält då det går en ström igenom spolen.Strömmen kommer in i spolen genom commutator (släpringar) till rotorn och spolens nordpol kommer att stötas bort från magnetens nordpol och spolen vill då vrida sig ett halvt varv. När rotorn har då vridet sig 180 grader så kommer strömmen in i spolen genom commutator (släpringar) från andra hållet.  Strömmen har då bytt riktning i spolen, även magnetfältet har bytt riktning i spolen, spolen vill då vrida sig ytterligare ett halvt varv.

motor4Detta upprepas hela tiden, roterar.

Man har alltså ett fast magnetfält i de permanenta magneterna. Rotorns magnetpoler jagar då efter de permanenta magnetfältet (statorns) och en rotation uppstår – motorn går. På bilden ovan syns en förenklad elmotor med endast två magnetpoler på stator och rotor. I verkligheten är det många poler som sitter tätt hela varvet runt vilket ger ett jämnare kraftflöde och en starkare motor. http://www.classicmotor.se/artiklar/experten/20130521/hur-fungerar-en-elmotor/

En film som hjälper till att förklara motorn börja titta 25 sek in i filmen

http://www.classicmotor.se/artiklar/experten/20130521/hur-fungerar-en-elmotor/


[1] Johan Månsson, Göingeskolan H, Broby – www.lektion.se

[2] http://www.ustudy.in/node/7504

[3] http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnetic/mothow.html

7 svar på ”4.5 – Elmotorn åk9

  1. Jättebra presentation. Går i åttan och pluggar inför ett teknikprov som handlar om precis detta! Har en liten fråga bara, fungerar en cykeldynamo likadant som en generator?

  2. Bra förklarat men jag förstår inte riktigt… om man ska konstruera en enkel elmotor med ett batteri, gem, spole av koppartråd och en magnet och få spolen att rotera, vad är det som gör att spolen snurrar? Jag förstår att stömmen passerar spolen oh det uppstår ett magnetsiskt fält men vad är det som gör att den snurrar? Ni skriver någon om att den vill bort från en viss ända? Skulle ni vilja förklara det?

    • Om vi har två fasta magneter som är placerade med en N och en S sida mot varandra. Fältlinjerna vill då alltid hitta kortaste vägen mellan nord och syd. Vi vet att det kring en spole finns ett magnetfält då det går en ström igenom spolen.Strömmen kommer in i spolen genom commutator (släpringar) till rotorn och spolens nordpol kommer att stötas bort från magnetens nordpol och spolen vill då vrida sig ett halvt varv. När rotorn har då vridet sig 180 grader så kommer strömmen in i spolen genom commutator (släpringar) från andra hållet. Strömmen har då bytt riktning i spolen, även magnetfältet har bytt riktning i spolen, spolen vill då vrida sig ytterligare ett halvt varv.

Lämna ett svar

E-postadressen publiceras inte. Obligatoriska fält är märkta *