Električna mašina

Električni strojevi su uređaji koji mehaničku energiju pretvaraju u električnu i obrnuto. Strojevi koji mehaničku energiju pretvaraju u električnu energiju zovu se električni generatori, dok se strojevi koji električnu energiju pretvaraju u mehaničku jednim imenom zovu elektromotori.

Istosmjerni motor

Istosmjerni motor je elektromehanički uređaj koji istosmjernu struju pretvara u rotacijsko gibanje. Ukoliko se rotor istosmjernog motora mehanički spoji s izvorom rotacijskog gibanja (motor s unutarnjim sagorijevanjem, turbina, i sl.) na izvodima će se inducirati napon, prema pravilu desne ruke, čime je realiziran istosmjerni generator.

Najjednostavniji istosmjerni motor je 1821. godine otkrio Michael Faraday. Taj se motor sastojao od slobodnog zavoja žice koji je slobodno plutao na sloju žive, a u čijem se središtu nalazio magnet. Kada se kroz zavoj žice propustila istosmjerna struja oko zavoja se stvorilo magnetsko polje uslijed čega se žica počela okretati oko magneta.

Istosmjerni motor, eng. DC motor, kakav danas poznajemo slučajno je 1873. godine otkrio Zénobe Gramme kada je na dinamo koji je proizvodio struju spojio drugi dinamo koji se počeo okretati kao motor.

Klasični istosmjerni motor se sastoji od rotirajuće armature koja je oblikovana u obliku elektromagneta s dva pola i od statora kojega čine dva permanentna magneta. Krajevi namota armature spojeni su na rotacijski prekidač, komutator, koji prilikom svakog okretaja rotora dvaput mijenja smjer toka struje kroz armaturni namot stvarajući tako moment koji zakreće rotor. Protjecanjem istosmjerne struje kroz vodič koji se nalazi u magnetskom polju stvara se, prema pravilu lijeve ruke, sila koja zbog svog hvatišta, koje se nalazi izvan osi rotacije rotora, stvara moment koji zakreće rotor. Električna veza između rotora i izvora istosmjerne struje se ostvaruje tako da se izvor istosmjerne struje spoji na grafitne četkice koje kližu po komutatoru. Prilikom prelaska četkice s jedne na drugu lamelu komutatora postoji trenutak kada se izvor nalazi u kratkom spoju uslijed čega dolazi do iskrenja četkica.

Iskrenje četkica dovodi do polaganog uništavanja grafitnih četkica, ali i do oksidacije i trošenja komutatora, pa je to glavni nedostatak ove vrste motora. Iskrenje se pojačava ukoliko se povećava: brzina okretanja motora, napon, opterećenje, odnosno struja kao posljedica povećanja napona ili opterećenja. Iskrenje osim samog uništavanja komutatora i četkica za posljedicu ima i stvaranje čujnog i električnog šuma.

Brzina okretanja istosmjernog motora ovisi o kombinacija napona i struje koji teku kroz armaturu, te o opterećenju. Brzina motora proporcionalna je naponu, dok je moment proporcionalan struji. Upravo zbog ovih svojstava se istosmjerni motor vrlo često koristi u elektromotornim pogonima koji zahtijevaju upravljanje brzinom (zahvaljujući razvoju energetske elektronike pojednostavilo se upravljanje brzinom i ostalih vrsta elektromotora). Brzina motora se može mijenjati promjenom otpora armature, koje se izvodi dodavanjem vanjskog promjenjivog otpora spojenog u seriju s izvorom, ili korištenjem promjenjivog naponskog izvora.

Brushless motor

Zbog nedostataka koje uzrokuje komutator u novije vrijeme razvijen je motor bez četkica (eng. brushless) koji na rotoru ima permanentni magnet, dok se kroz statorske namote propušta struja koja dovodi do zakretanja rotora. Strujom koja prolazi kroz statorske namote se upravlja elektroničkim sklopom, tzv. elektroničkim komutatorom, koji zamjenjuje klasični komutator. Da bi se moglo ispravno odrediti kroz koji namot će elektronički komutator poslati struju, i struju kojeg smjera, takav motor mora imati senzor položaja rotora na osnovu čega se upravlja radom samog komutatora.

Sinkroni motor

Za sinkroni motor karakteristično je to da se rotor vrti(rotira)jednakom obodnom brzinom kao i statorsko okretno(rotirajuće) magnetsko polje,odnosno te dvije brzine su u sinkronizmu prema čemu je motor i dobio ime.

Asinkroni motor

Asinkroni ili indukcijski motor ima rotor] na koji se električna energija prenosi beskontaktno (indukcijom) djelovanjem okretnog magnetskog polja koje stvara sustav višefaznih struja u statoru. Prema izvedbi rotorskog namota dijele se na kavezne i klizno-kolutne strojeve.

Transformator

Transformator je uređaj za transformiranje napona i struja, tj. pretvaranje iz nekog nižeg nivoa u viši, i obrnuto. Sastoji se od statičnih dijelova: dvije kotve od dinamo limova ili mljevenog željeza i dva bakrena namota od kojih je jedan primarni, a drugi sekundarni. Veće izvedbe imaju sredstvo za hlađenje, npr. ulje ili komprimirani zrak. Transformatori su najiskoristiviji strojevi, oko 98% iskoristivosti. Rade na principu elektromagnetske indukcije bez fizičkog dodira među zavojnicama.