Как электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическую?

Электродвигатели преобразовывать электрическую энергию в механическую посредством взаимодействия магнитных полей и электрических токов. Этот процесс основан на фундаментальных принципах электромагнетизма, открытых такими учеными, как Майкл Фарадей и Андре-Мари Ампер. Вот подробное объяснение того, как происходит это преобразование:

Основные принципы:
Электромагнетизм:

Электрический ток, протекающий по проводнику, создает вокруг него магнитное поле. Это описывается законом Ампера.
Когда проводник с током помещается во внешнее магнитное поле, на него действует сила. Это описывается законом силы Лоренца.
Двигательный эффект:

Сила, действующая на проводник, перпендикулярна как направлению тока, так и магнитному полю. Эта сила может заставить проводник двигаться, генерируя механическую энергию.

Компоненты электродвигателя:
Статор:

Статор является неподвижной частью двигателя и обычно содержит обмотки или постоянные магниты, генерирующие магнитное поле.
В двигателях переменного тока обмотки статора питаются переменным током, создавая вращающееся магнитное поле.
В двигателях постоянного тока статор может содержать постоянные магниты или обмотки, питаемые постоянным током, для создания статического магнитного поля.
Ротор:

Ротор – это вращающаяся часть двигателя, расположенная внутри статора. Обычно он содержит проводники или обмотки, в которых индуцируется ток.
В двигателях переменного тока ротор может быть короткозамкнутым (в асинхронных двигателях) или содержать обмотки (в синхронных двигателях).
В двигателях постоянного тока ротор (также называемый якорем) содержит обмотки, соединенные с коммутатором.
Коллектор и щетки (в двигателях постоянного тока):

Коллектор и щетки поддерживают электрический контакт между неподвижной и вращающейся частями, обеспечивая правильное протекание тока через обмотки ротора.
Эксплуатация электродвигателей:
Двигатели переменного тока:
Асинхронные двигатели:

Статор: Когда переменный ток протекает через обмотки статора, он создает вращающееся магнитное поле.
Ротор: Вращающееся магнитное поле индуцирует ток в стержнях ротора, создавая другое магнитное поле, которое взаимодействует с полем статора.
Вращение: Взаимодействие между вращающимся магнитным полем статора и индуцированным магнитным полем в роторе создает крутящий момент, заставляющий ротор вращаться.
Синхронные двигатели:

Статор: Подобно асинхронным двигателям, обмотки статора создают вращающееся магнитное поле при питании от переменного тока.
Ротор: Ротор содержит обмотки, подключенные к внешнему источнику питания постоянного тока или постоянным магнитам. Магнитное поле ротора фиксируется на вращающемся поле статора, заставляя ротор вращаться с той же скоростью, что и поле статора (синхронная скорость).
Двигатели постоянного тока:
Статор:

Статор создает постоянное магнитное поле, используя либо постоянные магниты, либо обмотки, питаемые от источника постоянного тока.
Ротор (Якорь):

Ротор содержит обмотки, соединенные с коммутатором. Когда ток протекает через обмотки ротора, он создает магнитное поле.
Коммутация:

Коммутатор меняет направление тока через обмотки ротора при вращении ротора, поддерживая непрерывное вращение.
Щетки: Щетки поддерживают электрический контакт с коммутатором, позволяя току течь в обмотки ротора.
Вращение:

Взаимодействие между магнитным полем статора и магнитным полем ротора создает крутящий момент, заставляющий ротор вращаться. Коммутатор гарантирует, что крутящий момент всегда будет в одном и том же направлении, что приводит к непрерывному вращению.
Пример: простая работа двигателя постоянного тока:
Источник питания:

Когда на двигатель подается постоянное напряжение, ток течет через щетки и коллектор в обмотки ротора.
Магнитное взаимодействие:

Ток через обмотки ротора создает магнитное поле вокруг ротора.
Магнитное поле ротора взаимодействует с магнитным полем статора, создавая силу, которая заставляет ротор вращаться.
Коммутация:

Когда ротор вращается, сегменты коллектора переключают направление тока в обмотках ротора, поддерживая непрерывное вращение и постоянный крутящий момент.
Механическая мощность:

Механическая энергия, генерируемая вращающимся ротором, передается на вал двигателя, который затем можно использовать для выполнения работы, например, для приведения в движение механической нагрузки.

Электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическую энергию посредством принципов электромагнетизма. Тщательно спроектировав статор, ротор и другие компоненты, двигатели могут эффективно и надежно создавать вращательное движение, которое можно использовать в широком спектре применений, от бытовой техники до промышленного оборудования.