In termini fisici, un motore elettrico è qualcosa che converte l'energia nel movimento di qualche tipo di parte della macchina, sia essa un'auto, una stampante.Se il motore smettesse di girare nello stesso istante, il mondo sarebbe inimmaginabile.
I motori elettrici sono onnipresenti nella società moderna e nel corso dei secoli gli ingegneri ne hanno prodotti molti tipi diversi.
Molti motori sono attuatori, il che significa che attraverso l'applicazione della coppia creano movimento.Per molto tempo la forza motrice idraulica degli azionamenti idraulici è stata lo standard dell'epoca.Tuttavia, questo tipo di motore è in aumento nel 21° secolo con il progresso degli azionamenti elettrici, unito al fatto che l’energia elettrica è diventata abbondante e facile da controllare.Dei due, uno è migliore dell'altro?Oppure questo dipende dalla situazione.
Panoramica dei sistemi idraulici
Se hai mai utilizzato un martinetto o guidato un veicolo con servofreno o servosterzo, potresti rimanere sorpreso di poter spostare un numero così elevato di oggetti senza spendere molta forza.(D'altra parte, potresti essere stato troppo consumato dal compito di cambiare una gomma sul ciglio della strada per considerare questi pensieri.)
Questi e altri compiti simili sono resi possibili dall'uso di sistemi idraulici.Un sistema idraulico non crea energia, ma la converte da una fonte esterna nella forma richiesta.
Lo studio dell’idraulica comprende due aree principali.L'idraulica è l'uso di fluidi per svolgere lavoro a portate elevate e basse pressioni.I mulini “vecchio stile” sfruttano l’energia contenuta nel flusso dell’acqua per macinare il grano.Al contrario, l’idrostatica utilizza l’alta pressione e la bassa fluidità dell’acqua per svolgere il lavoro.Nel linguaggio della fisica, qual è la base di questo compromesso?
Potere, lavoro e spazio
La base fisica per l'utilizzo dei motori idraulici è il concetto di moltiplicazione della forza.Il valore netto in un sistema è il prodotto della forza netta applicata e della distanza percorsa da nessuna figura Wnet = (Fnet)(d).Ciò significa che per il carico di lavoro assegnato a un compito fisico, la forza necessaria da utilizzare può essere ridotta aumentando la distanza nell'applicazione della forza, come la rotazione di una vite.
Questo principio si estende linearmente alle scene bidimensionali dalla relazione p=F/A, dove p=pressione in N/m2, F=forza in Newton e A=area in m2.In un sistema idraulico dove la pressione p è mantenuta costante, ci sono due cilindri-pistone con sezioni A1 e A2 che portano a questa relazione.F1/A1 = F2/A2, oppure F1 = (A1/A2)F2.
Ciò significa che quando il pistone di uscita A2 è più grande del pistone di ingresso A1, la forza di ingresso sarà proporzionalmente inferiore alla forza di uscita.
I motori elettrici sfruttano il fatto che un campo magnetico esercita una pressione su una carica o corrente in movimento.Una bobina di filo rotante è posta tra i poli di un elettromagnete in modo che il campo magnetico crei una coppia che fa ruotare la bobina attorno al proprio asse.Questo albero può essere utilizzato per molte cose e, in breve, il motore converte l'energia elettrica in energia meccanica.
Idraulica vs motori elettrici: vantaggi e svantaggi
Perché utilizzare un motore idraulico, un motore a combustione interna o un motore elettrico?I vantaggi e gli svantaggi di ciascun tipo di motore sono così numerosi che vale la pena considerarli in ogni scenario unico.
Vantaggi dei motori idraulici
Il vantaggio principale dei motori idraulici è che possono essere utilizzati per generare forze estremamente elevate.
I motori idraulici utilizzano un fluido incomprimibile, che consente un controllo più stretto del motore e quindi una maggiore precisione nel movimento.Tra le attrezzature mobili pesanti, sono molto utili.
Svantaggi dei motori idraulici
Anche i motori idraulici sono un'opzione costosa, tutto l'olio è in uso, il che lo fa davvero male, i vari filtri, pompe e oli devono essere controllati, cambiati, puliti e sostituiti.Le fuoriuscite possono creare rischi per la sicurezza e l’ambiente.
Vantaggi del motore
L'apertura del motore idraulico non è velocissima, il motore è molto veloce (fino a 10m/s).Hanno velocità e posizioni di arresto programmabili, a differenza dei motori idraulici, che possono fornire il posizionamento preciso altamente richiesto.I sensori elettronici sono in grado di fornire un feedback preciso sul movimento e sulla forza applicata.
Svantaggi dei motori
Questi motori sono complessi e difficili da installare rispetto ad altri motori e sono estremamente soggetti a guasti rispetto ad altri motori.Nella maggior parte di essi, lo svantaggio è che è necessaria più forza, è necessario un motore più grande e più pesante, a differenza dei motori idraulici.
Introduzione agli azionamenti pneumatici
Gli attuatori pneumatici, elettronici o idraulici possono essere problematici in determinati scenari.La differenza tra attuatori pneumatici e idraulici è che i motori idraulici utilizzano il flusso d'acqua mentre gli attuatori pneumatici utilizzano gas, solitamente gas normale.
Gli azionamenti pneumatici sono vantaggiosi dove l'aria è abbondante, quindi un compressore del gas è innanzitutto necessario.D'altra parte, questi motori sono molto inefficienti perché la perdita di calore è molto elevata rispetto ad altri tipi di motori.
Orario di pubblicazione: 13 febbraio 2023