20.5 C
Athens
Τετάρτη, 29 Μαΐου, 2024
ΑρχικήΟικονομίαΤεχνολογίαΗλεκτρικοί κινητήρες: Πώς λειτουργούν και ποια η σημασία τους στην καθημερινότητά μας

Ηλεκτρικοί κινητήρες: Πώς λειτουργούν και ποια η σημασία τους στην καθημερινότητά μας


Του Δαμιανού Λιακάκη,

Ο ηλεκτρικός κινητήρας είναι μια μηχανή που μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε κινητική ενέργεια, με τη βοήθεια του ηλεκτρομαγνητισμού. Αποτελείται από δυο βασικά μέρη: τον ρότορα (το περιστρεφόμενο μέρος) και τον στάτη (το σταθερό μέρος). Για να προχωρήσουμε σε περεταίρω εξήγηση, στο πώς δουλεύει ο ηλεκτροκινητήρας, χρειάζεται να γνωρίζουμε ότι από ένα σύρμα που διαρρέεται ηλεκτρικό ρεύμα δημιουργείται γύρω ένα μαγνητικό πεδίο. Τα μαγνητικά πεδία αλληλοεπιδρούν μεταξύ τους, όπως ακριβώς και οι μαγνήτες εκλύονται και απωθούνται. Έχουμε το πρώτο πεδίο στον στάτη και το δεύτερο στον ρότορα, ο οποίος θα αρχίσει να περιστρέφεται αφού θα έχουμε την αλληλεπίδραση των πεδίων. Σε αρκετούς ηλεκτροκινητήρες, τον ρόλο του ενός πεδίου τον έχει ένα μαγνήτης και έτσι δεν χρειάζεται να έχουμε κατανάλωση ρεύματος για τη δημιουργία και των δύο μαγνητικών πεδίων, αυτό συμβάλει σε μια αποδοτικότερη λειτουργία.

Πώς χωρίζονται και πώς γίνεται η σωστή επιλογή

Οι δυο βασικές κατηγορίες που χωρίζονται οι ηλεκτροκινητήρες είναι αυτοί που δουλεύουν με συνεχές ρεύμα (DC) και οι δεύτεροι με εναλλασσόμενο (AC) –και στους δυο έχουμε υποκατηγορίες. Η επιλογή του κινητήρα δεν είναι καθόλου εύκολη διαδικασία. Αρχικά, σε κάποιους κινητήρες δεν μας ενδιαφέρει η απόδοσή τους, γιατί έχουν μικρή κατανάλωση ενέργειας (π.χ. μικροί κινητήρες που έχουμε στα τηλεκατευθυνόμενα αυτοκίνητα). Σε αυτούς μας ενδιαφέρει να έχουν χαμηλό κόστος κατασκευής. Σε κινητήρες  με  μεγάλη  κατανάλωσή, αν δεν είναι αποδοτικοί, χάνουμε τεράστια πόσα ενέργειας.

Άλλος ένας σημαντικός παράγοντας που χρειάζεται να σκεφτούμε είναι το πόσο συχνά απαιτείται η συντήρησή του. Σε περιπτώσεις που δεν είναι εύκολη αυτή η διαδικασία, θα επιλέξουμε έναν κινητήρα που αντέχει να λειτουργεί καιρό, χωρίς κάποια ανθρώπινη παρέμβαση. Το περιβάλλον στο οποίο θα τοποθετηθεί ο ηλεκτροκινητήρας παίζει σημαντικό ρόλο. Για παράδειγμα, αν υπάρχει πιθανότητα να βρέξει ή να έχει σκόνες, επιβάλλεται να μπορεί να ανταπεξέλθει. Για αυτόν τον λόγο, κάθε ηλεκτρική μηχανή έχει πάνω τα αρχικά IP (Ingress Protection – Προστασία Εισόδου) και στη συνέχεια δυο ψηφία, που το πρώτο μάς δείχνει πόσο μπορεί να αντέχει ξένα αντικείμενα που υπάρχουν στο χώρο (π.χ. σκόνη, πέτρες και έχει ψηφία από 0 έως 6), και το δεύτερο είναι για το νερό (0 έως 9), όσο μεγαλύτερο είναι το νούμερο τόσο μεγαλύτερη η προστασία.

Πηγή εικόνας: Photorel / Pixabay

Ακόμα θα χρειαστεί να γίνει σωστός υπολογισμός για την ισχύ που θα έχει ο κινητήρας μας. Κάθε κινητήρας έχει μια ονομαστική λειτουργία, δηλαδή σε αυτήν την ισχύ έχει τη μεγαλύτερη απόδοση και μπορεί να δουλέψει ασταμάτητα, χωρίς να δημιουργηθεί κάποιο πρόβλημα. Σε περίπτωση που επιλέξουμε έναν κινητήρα με μικρή ισχύ για τη δουλεία μας, μπορεί να μην καταφέρει καν να ξεκινήσει ή σε χειρότερη περίπτωση να καταστραφεί. Ενώ αν επιλέξουνε έναν κινητήρα με μεγαλύτερη ισχύ, θα πληρώσουμε παραπάνω χρήματα και η λειτουργία του δεν θα είναι αποδοτική, άρα επιπλέων έξοδα για την τροφοδοσία του.

Σύγκριση με τον κινητήρα εσωτερικής καύσης

Ο καθένας μπορεί να καταλάβει ότι δεν θα ήταν πολύ πρακτικό να είχαμε στο σπίτι μας κινητήρες εσωτερικής καύσης, αντί για ηλεκτροκινητήρες σε συσκευές όπως η ηλεκτρική σκούπα, το πλυντήριο ρούχων και το κλιματιστικό. Βασικό μειονέκτημα των Μ.Ε.Κ (μηχανές εσωτερικής καύσης) είναι ότι παράγουν ρύπους, οι οποίοι είναι επιβλαβείς για το περιβάλλον, αλλά και για μας εμάς τους ίδιους. Σε αντίθεση με τους ηλεκτρικούς κινητήρες, οι οποίοι χρειάζονται ηλεκτρικής ενεργεία που παράγεται στα εργοστάσια, μακριά από τις πόλεις, όπου εκεί θα παραχθούν οι ρύποι. Επίσης, αυτή η ενέργεια μπορεί να παραχθεί και από Α.Π.Ε. (ανανεώσιμες πηγές ενέργειας). Ακόμα ένα μειονεκτικά αποτελεί η περίπλοκή κατασκευή τους. Επιπλέον, έχουν πολλά περισσότερα κινούμενα μέρη, που έχει ως αποτέλεσμα να χρειάζονται πιο συχνά επιδιορθώσεις. Από την άλλη μεριά, το βασικότερο αρνητικό για τους ηλεκτροκινητήρες είναι ότι χρειάζονται μια παροχή ηλεκτρικής ενέργειας, έτσι βασίζονται αρκετές φορές σε μπαταρίες (π.χ. στο ηλεκτρικό αυτοκίνητο), οι οποίες χρειάζονται αρκετή ώρα για την επαναφόρτισή τους.

Κλείνοντας, πολλοί δεν έχουν αντιληφθεί ότι οι ηλεκτρικές μηχανές αποτελούν αναπόσπαστο κομμάτι της καθημερινότητάς μας και ότι μας έχουν προσφέρει ήδη αρκετές ευκολίες, οι οποίες πρόκειται να αυξηθούν.


ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ
  • electric motor, britannica.com, διαθέσιμο εδώ
  • Electric motor, energyeducation.ca, διαθέσιμο εδώ

 

TA ΤΕΛΕΥΤΑΙΑ ΑΡΘΡΑ

Δαμιανός Λιακάκης
Δαμιανός Λιακάκης
Γεννημένος στην Αθηνά, σπουδάζει στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Πατρών. Τη συγκεκριμένη περίοδο ασχολείται με την ολοκλήρωση της διπλωματικής του εργασίας, που αποτελεί την κατασκευή ενός Μετατροπέα Πολλαπλών Εισόδων. Ενδιαφέροντά του είναι οι εκδρομές, οι ταινίες και η γυμναστική.