Från teknikkompendiet: Elmotorer och andra motorer

Innehåll, rubriker i det här utklippet från kompendiet

Maskiner som drivs med el, ånga eller bensin
Elmotor enkel hemgjord
Vattenhjul cykeldynamo och lampa, eller hur energi omvandlas till annan energi
Elvisp
Labmotor med remdrift
Mopedmotorn
Förbränningsmotorn fyrtaktare med ventiler

Maskiner som drivs med el, ånga eller bensin

När du undersöker maskiner som drivs med el ånga och bensin kommer du att upptäcka att du har nytta av inte bara dina kunskaper om hur mekaniska saker fungerar, dvs. kugghjul, hävstänger, vevstakar, utan nu får du nytta av också dina kunskaper i ellära, och dina kunskaper om hur gaser, flytande och fasta ämnen beter sig. Du får användning av dina kunskaper om kemiska reaktioner. Du får användning av dina kunskaper om datorer. Samt mycket annat.

Ta det lugnt. Man behöver inte förstå allt.

Elmotor enkel hemgjord

Elmotorn ovan som vi bygger i årskurs 7 fungerar bra om:

Man inte använder batterier utan elkuben

Rotorn är mindre sned än på bilden ovan

De två trådarna vid kommutatorn inte råkar komma emot varandra.

Om du ”kickar” igång den, för den behöver lite starthjälp

Elmotorn fungerar ungefär så här:

När man slår på strömmen blir den lilla elspolen en elektromagnet. Den kommer att stå fel i förhållande till de fasta magneterna så att nordände står mot nordände. Då vrider sig spolen. Samtidigt som spolen vrider sig så kommer ändarna på spolen att byta plats så att den tråd som förut var mot plus på batteriet hamnar mot minus. Då byter elektromagneten syd och nordände och står fel igen i förhållande till de fasta magneterna och vrider sig igen. OSV.

Hastighetsreglering av likströmsmotorer några enkla exempel

Om man ökar spänningen så ändras hastigheten. Så gör vi med våra små hemgjorda motorer. Den lilla kretskortsborren drivs med 9-18V spänning. Här på skolan har vi våra elkuber, men hemma kanske man kan koppla in ett eller två batterier i serie för att få olika spänning.

Om spänningen är för hög kan man koppla in ett varierbart motstånd i serie. Tyvärr är det lite slöseri med energi, men det används ofta på leksaksbilar.

Man kan också variera hastigheten genom att koppla in olika många varv på den stillastående magneten dvs. statorn. Så fungerar det på elvispen.

Ett annat sätt at variera hastigheten är genom kugghjulsutväxling eller remskiveutväxling. Så är det i många legomodeller. Pelarborrmaskinen fungerar också så.

Likströmsmotorer på stora lok hastighetsregleras (grov förenkling) genom att man med hjälp av reglerutrustning många gånger i sekunden stänger av och sätter på strömmen till motorn.

Vattenhjul, cykeldynamo och lampa eller hur energi omvandlas till annan energi

På en cykel heter det dynamo. På ett kraftverk heter det generator. Båda omvandlar rörelseenergi till elektrisk energi. På ett kraftverk heter vattenhjulet turbin.

Dynamon/generatorn ger ström genom att en spole, det vill säga en elektromagnet, rör sig i en magnet, eller genom att en magnet rör sig i en spole. När spolen och magneten rör sig i förhållande till varandra så uppstår en ström i spolen. Generatorn är uppbyggd likadant som en elmotor.

Elvisp

Till höger har du en fungerande elvisp som jag sågat bort ytterhöljet på. Den får du inte röra utan den har jag inlåst.

Till vänster har du innanmätet till en elvisp av exakt samma fabrikat som den till höger. Den får du titta på, men inte plocka sönder mer.

Vad kan man se? Jo.

Du ser en elmotor där den roterande delen rotorn har flera lindningar i stället för våra hemtillverkade labmotorer som bara har en lindning. Om man har flera lindningar så går motorn jämnare. En lindning i taget är inkopplad. Tittar du noga så kan du se kommutatorn där en i taget av lindningarna kopplas in vartefter motorn roterar.

De yttre lindningarna dvs. statorn består utav flera lindningar. Det är för att du ska kunna köra elvispen i flera olika hastigheter. Koppplar du in en lindning går motorn långsamt. Kopplar du in alla så går den fort. Med den lilla knappen högst upp så bestämmer man vilka lindningar som kopplas in.

Den elektriska energin blir rörelseenergi som tillslut blir värmeenergi. För att elvispen inte ska bli för varm så finns det en fläkt som fläktar ut värmen.

Labmotor med remdrift

Längst till vänster på bilden sitter en elektrisk motor som ger ett konstant varvtal.

Den högra axeln snurrar med om man kopplar ihop de två hjulen med en gummisnodd.

För att förändra varvtalet på den högra axeln kan du kombinera ihop små och stora hjul med din gummisnodd.

Om du vill ha ytterligare andra hastigheter så kan du i stället för den lilla sladden som är inkopplad frampå apparaten koppla in ett varierbart motstånd. Då kommer en del av den tillförda energin från eluttaget att bli värmeenergi i motståndet. Vi har sådana motstånd i fysikskåpen. Det är naturligtvis energislöseri. Men om du använder motståndet för att start och stopp av motorn ska gå lite mjukt i stället för att det blir en rivstart och snabbinbromsning, så har det inte så stor betydelse. Den metoden använde man för 30 år sedan på spårvagnarna i Göteborg för att det inte skulle bli så ryckigt för passagerarna.

Mopedmotorn.

Sök på nätet. Skriv in: Hur fungerar en tvåtaktsmotor? i sökrutan på webben. Klicka sen på bilder så hittar du flera animerade filmer av hur en tvåtakts bensinmotor fungerar.

1. Cylindern fylls med gasblandning (luft och bensin) från vevhuset.
2. Blandningen komprimeras i cylindern av att kolven går uppåt. Samtidigt blir det undertryck i vevhuset och det sugs in ny bränsleblandning från förgasaren.
3. När kolven är högst upp kommer det en gnista från tändstiftet som antänder bränsleblandningen och kolven trycks nedåt.
4. De förbrända gaserna strömmar ut ur cylindern samtidigt som ny bränsleblandningen trycks upp från vevhuset och upp i cylindern

På en enkel tvåtaktsmotor utan ventiler så får man räkna med att förbränningen inte är perfekt. Det kan komma oförbränd bensin ut med avgaserna.

Fyrtaktsmotorn är en bättre motor. Titta gärna på den och försök tänka ut hur den fungerar.

Förbränningsmotor fyrtaktare med ventiler

Om du har arbetat med tvåtaktsmotorn och förstått hur den fungerar kan du säkert genom att vända och vrida och titta och veva på fyrtaktsmotorn förstå hur den fungerar.

De droppformade hjulen som styr ventilerna uppåt och nedåt kallas för kamskivor. Orunda hjul kallas för kamskivor och de används t ex i symaskiner för att styra mönstersömmar.