Elektrimootor

Eelnevates õppetükkides vaatlesime vooluga juhtme mõju püsimagnetile ja magneetumata raudesemetele. Selles õppetükis tuleb juttu püsimagneti mõjust vooluga juhtmele.

Paigutame U-magneti pooluste vahele peenikeste juhtmete otsas rippuva metallvarda.

U-magneti harude vahel ripub peenikeste juhtmete otsas metallvarras. Varras ei liigu, kui selles puudub elektrivool.

Kuni vardas puudub elektrivool, püsib see magneti harude vahel liikumatuna. Voolu tekitamisel hakkab varras liikuma.

Kui vardas tekitada elektri­vool, hakkab varras magneti harude vahel liikuma.

Kui voolu suund vardas muuta vastupidiseks, liigub varras vastassuunas. Väljaspool magneti mõjupiirkonda rippuv varras voolu tekitamisel liikuma ei hakka. Järelikult põhjustab vooluga varda liikumise magnetvälja ja vooluga juhtme vastastikmõju. Seega: magnetväljas mõjub vooluga juhtmele jõud.

U-magneti pooluste vahel on magnetvälja jõujooned üksteisega ligilähedaselt paralleelsed ja suunatud magneti põhjapooluselt lõunapoolusele.

Varda liikumist jälgides märkame, et vooluga juhe liigub magnetväljas risti nii magnetvälja jõujoontega kui ka voolu suunaga juhtmes. Seega on magnetväljas vooluga sirgjuhtmele mõjuv jõud oma suunalt risti nii magnetvälja jõujoontega kui ka voolu suunaga juhtmes.

Magnetväljas vooluga juhtmele mõjuv jõud on risti nii magnet­välja jõujoontega kui ka voolu suunaga juhtmes.

Sõltuvalt voolu suunast liigub varras magneti pooluste vahel kord ühele, kord teisele poole. Seega sõltub magnetväljas vooluga juhtmele mõjuva jõu suund voolu suunast magnetvälja jõujoonte suhtes. Kui varras paigutada aga magneti pooluste vahele piki jõujooni, siis voolu sisselülitamisel varras liikuma ei hakka.

Piki magnetvälja jõujooni paiknev juhe voolu tekitamisel liikuma ei hakka.

Piki magnetvälja jõujooni paiknevale vooluga juhtmele magnetväljas jõud ei mõju.

Vooluga juhtme ja magnetvälja vastastikmõjul põhineb elektrimootori töö.

Elektrimootoris on magneti pooluste vahele paigutatud mähisega raam, mis võib oma telje ümber vabalt pöörelda.

Elektrimootoris on magneti pooluste vahele paigutatud mähisega raam, mis hakkab pöörlema, kui mähises tekitada elektrivool. Elektrivool juhitakse mähisesse läbi poolrõngaste vastu surutud harjade.

Kui raami mähises tekitada elektrivool, mõjuvad raami vastaskülgedele vastassuunalised jõud, sest elektrivool on raami iga juhtmekeeru vastaskülgedes vastassuunaline.

Magnetväljas asuva vooluga juhtmekeeru vastaskülgedele mõjuvad vastassuunalised jõud.

Need jõud pööravad raami asendisse, kus selle tasapind on risti magnetvälja jõujoontega. Ka nüüd mõjuvad mähisele jõud, kuid need püüavad mähise iga keerdu välja venitada.

Magneti pooluste vahel asuv vooluga juhtmekeerd on tasakaalu­asendis.

Vooluga raami (juhtmekeeru) asendit magnetväljas, kus jõud raami ei pööra, nimetatakse tasakaaluasendiks.

Kuna ühtegi liikuvat keha ei saa peatada hetkeliselt, ei peatu ka magnetväljas pöörduv vooluga raam täpselt sel hetkel, kui raami tasapind on risti magnetvälja jõujoontega. Raam läbib selle asendi inertsi tõttu. Kui hetkel, mil raam läbib tasakaaluasendi, muuta voolu suunda raamis, muutub ka raami külgedele mõjuvate jõudude suund ning need jõud pööravad raami edasi. Vooluga mähise saab magnetväljas panna pöörlema, kui iga poole pöörde järel muuta voolu suunda mähises. Seda tuleb teha aga just sel hetkel, kui raami tasapind on risti magnetvälja jõujoontega.

Alalisvoolu elektrimootoris muudetakse voolu suunda raami mähises kahe poolrõnga abil.

Teineteisest isoleeritud poolrõngad on kinnitatud raami teljele ja pöörlevad koos mähisega. Kummagi poolrõngaga on ühendatud mähise üks ots. Elektrivool juhitakse mähisesse läbi poolrõngaste vastu surutud grafiidist klotside, mida nimetatakse mootori harjadeks. Üks hari on ühendatud vooluallika positiivse, teine negatiivse poolusega. Kui raam koos poolrõngastega pöörleb, on vooluallika positiivse poolusega ühendatud vaheldumisi mähise üks, siis teine ots. Et voolu suund muutuks mähises õigeaegselt, kinnitatakse poolrõngad raami teljele nii, et hari läheb ühelt poolrõngalt üle teisele just sel hetkel, kui raami tasapind on risti magnetvälja jõujoontega.

Tavaliselt tekitatakse elektrimootoris magnetväli elektro­magnetite abil, kusjuures elektromagneti mähis ja pöörlev mähis ühendatakse sama vooluallikaga.

Elektrimootoreid on erinevat liiki, ühed neist töötavad alalis­vooluga, teised vahelduvvooluga. Neid on erineva suuruse ja võimsusega. Elektrimootoreid kasutatakse näiteks auto käivitites ja ukseklaaside tõstukeis, elektromehaanilistes mänguasjades, tolmuimejates, mikserites, pesumasinates, külmikutes ning paljudes teistes kodumasinates. Võimsad elektrimootorid panevad liikuma elektrivedureid, tramme ja trollibusse.

Töötavas elektrimootoris muundub elektrienergia mehaaniliseks energiaks. Elektrimootorite kasutegur on tavaliselt väga suur. Võimsatel elektrimootoritel võib see olla kuni 98%. Teiste masinate kasutegur on sellest palju väiksem.

Alalisvoolu elektrimootori leiutas Moritz Hermann von Jacobi 1834. aastal. Juba neli aastat hiljem katsetas ta elektrimootorit Neeva jõel paadimootorina.

Elektrimootorid

1. Nimeta seadmeid ja masinaid, kus kasutatakse elektri­mootoreid.
2. Loe kokku, mitu elektrimootorit on sinu kodus olevates seadmetes.
3. Mähisega raam paigutati magnetvälja. Raami mähises tekitati elektrivool, kuid raam ei pöördunud. Miks vooluga raam ei pöördunud?
4. Lähtudes selle õppetüki sisust, seleta, kuidas töötab galvanomeeter.
5. Mis on ühist ja erinevat galvanomeetri ja alalisvoolumootori ehituses ja töö­põhimõttes?