Motor elektrik

Motor elektrik merupakan peranti yang menggunakan tenaga elektrik bagi menghasilkan tenaga mekanik, hampir sepenuhnya melalui tindak balas medan magnet dan pengalir yang mengalirkan arus elektrik. Proses sebaliknya, iaitu yang menggunakan tenaga mekanik bagi menghasilkan tenaga elektrik, dicapai dengan penjana elektrik atau dinamo. Motor tarikan (traction motor) yang digunakan pada kenderaan seringkala melaksanakan kedua-dua tugasan.
Kegunaan motor elektrik boleh didapati dalam kegunaan seperti kipas, penghembus dan pam industri, alatan mesin, peralatan rumah, perkakasan kuasa, dan pemacu cakera komputer, antara kegunaan lain. Motor elektrik mungkin beroperasi menggunakan arus terus dari bateri dalam peranti mudah alih atau motor kenderaan, atau menggunakan arus ulang-alik dari grid pengagihan elektrik pusat. Motor terkecil boleh didapati dalam jam tangan. Motor bersaiz serdahana dengan ciri-cir dan dimensi piwaian memberikan kuasa mekanik mudah bagi kegunaan perkilangan. Motor elektrik terbesar adalah yang digunakan bagi pendorongan kapal besar, dan bagi tujuan seperti pemampat talian paip, dengan rating beribu kilowatt. Motor elektrik boleh dikelaskan mengikut sumber kuasa elektrik, menurut binaan dalamnya, dan menurut penggunaan.
Prinsip fizik mengenai penghasilan kuasa mekanik melalui tindak balas arus elektrik dan medan magnet telah diketahui seawal 1821. Motor elektrik dengan peningkatan kecekapannya dibina sepanjang abad ke-19, tetapi penggunaan motor elektrik bagi tujuan perdagangan pada skala besar memerlukan penjana elektrik berkesan dan jaringan pengagihan elektrik.

Prinsip

Prinsip penukaran tenaga eletrik kepada tenaga mekanikal melalui kaedah elektronmagnet ditunjukkan oleh ahli sains British Michael Faraday pada 1821 dan terdiri daripada wayar yang tergantung bebas direndam dalam raksa. Magnet kekal diletakkan di dalam raksa. Apabila arus eletrik dialirkan melaui wayar, wayar berputar sekeliling magnet, menunjukkan arus eletrik memberikan medan magnet bulat sekeliling wayar. Motor ini sering kali ditunjukkan dalam kelas fizik sekolah, tetapi air masin kadang kala digunakan bagi menggantikan raksa yang beracun. Ini merupakan kelas motor eletrik paling mudah, dikenali sebagai motor homopolar. Peningkatan berikutnya adalah ciptaan Roda Barlow. Peranti pertunjukan ini tidak sesuai bagi applikasi pratikal disebabkan kuasa terhad.

Motor eletrik pertama

Penulis Eropah     menyatakan bahawa pada tahun 1827, Ányos Jedlik dari Hungary mula mengujikaji dengan peranti electromagnet berputar yang dipanggilnya "motor-diri elektromagnet ", dia menggunakannya sebagai peralatan gambaran di universiti, dan dia menunjukkan motor eletrik pertama yang menggunakan elektromagnet bagi kedua-dua bahagian berputar dan pengun di Hungary pada 1828. Dia membina kenderaan berkuasa motor eletrik pada tahun yang sama. Tidak terdapat bukti bahawa ujikaji ini diumumkan kepada dunia sains meluas pada masa itu, atau ia mempengaruhi pembangunan motor eletrik pada abad berikutnya.
Motor eletrik arus terus jenis pengumpul (“Commutator”) berkeupayaan untuk memutar mesin dicipta oleh ahli sains British William Sturgeon pada 1832. Berikutan dengan hasil kerja Sturgeon, motor eletrik arus searah jenis penukartertib (commutator) yang dibuat dengan tujuan penggunaan perdagangan di bina oleh rakyat Amerika Thomas Davenport dan di paten pada 1837. Motornya bergerak sehingga 600 putaran seminit, dan membekal kuasa perkakasan mesin dan mesin cetak. Disebabkan kos tinggi bagi elektrod zink yang diperlukan oleh kuasa bateri utama, motor itu secara perdagangan tidak berjaya dan Davenport menjadi muflis. Beberapa pencipta menurut langkah Sturgeon bagi membangunkan motor arus searah “DC” tetapi kesemuanya bergdepan dengan masalah isu kos bagi kuasa bateri utama. Tiada sistem pengagihan eletrik telah dibangunkan pada masa itu. Sebagaimana motor Sturgeon, tidak terdapat pasaran perdagangan bagi motor tersebut.
Motor DC moden dicipta secara tidak sengaja pada tahun 1873, apabila Zénobe Gramme menyambungkan dinamo yang diciptanya pada unit serupa yang sama, menjalankannya sebagai motor. Mesin Gramme merupakan motor eletrik pertama yang berjaya secara komersial.
Pada tahun 1888 Nikola Tesla mencipta motor AC boleh dipakai yang pertama dan dengannya simsem penagihan kuasa polyfasa. Tesla meneruskan kerjanya mengenai motor AC pada tahun-tahun berikutnya di syarikat Westinghouse.
Pembangunan motor eletrik dengan keberkesanan yang mudah digunakan terlewat selama beberapa abad akibat kegagalan para pencipta untuk menyedari mengenai betapa pentingnya bandingan ruang jarak kecil antara rotor dan stator. Motor awal, bagi kedudukan sebahagian rotor, memiliki ruang udara besar perbandingan yang membentuk litar magnet keberatan amat tinggi. Ia menghasilkan torque jauh lebih rendah berbanding jumlah kuasa yang mampu dihasilkan oleh reka bentuk yang lebih efisen. Kekurangan kesedaran ini kelihatannya disebabkan reka bentuk awal berdasarkan pengetahuan jarak tarikan antara magnet dan bahan besi, atau antara dua elektromagnet.
Kekurangan pemahaman ini kelihatannya disebabkan reka bentuk awal berasaskan kebiasaan mengenai jarak tarikan antara magnet dan kepingan feromagnetik, atau antara dua elektromagnetik. Rekabentuk efisen, sebagaimana digambarkan oleh rencana ini berasaskan rotor dengan perbandingan kecil ruang udara, dan pola flux yang mencipta trok.
Perhatikan bahawa batang (“armature bars”) berada agak jauh (tidak diketahui) dari bahagian medan kutub apabila kuasa disuap pada salah satu medan kutub; jurang yang kelihatannya agak besar. Teks menjelaskan mengenai ketidak berkesan rekabentuk. (Eletrik dihasilkan, secara pratikal, dengan menggunakan zink dalam sel basah utama!)
Di bengkelnya Froment memiliki enjin eletromotif satu kuasa kuda. Tetapi, sungguhpun ia merupakan penggunaan menarik bagi perubahan tenaga, mesin ini tidak pernah digunakan secara pratikal pada skala besar dalam pengilangan, kerana kos asid dan zink yang ia gunakan jauh melampaui kos enjin wap arang batu yang sama kuasa. [...] motor bergerak menggunakan eletrik, bebas dari sebarang persoalan mengenai kos pembinaan, atau kos asid, adalah sekurang-kurangnya enam puluh kali ganda lebih mahal digunakan berbanding enjin wap.
Sungguhpun reka bentuk Gramme secara perbandingan lebih berkesan, kelihatannya motor Froment masih digunakan sebagai gambaran, bertahun-tahun berikutnya. Agak menarik adalah motot St. Louis, lama digunakan dalam bilik darjah bagi menggambarkan prinsip motor, amat tidak efisen bagi sebab yang sama, termasuk juga tidak kelihatan sama sekali seperti motor moden. Gambar bentuk tradisi bagi motor:  Perhatikan magnet batang jelas, dan ruang besar pada bahagian bertentangan dengan rotor. Versi moden turut memiliki ruang yang luas sekiranya kutub rotor tidak diselaras.
Penggunaan motor eletrik merevolusi industri. Proses industri tidak lagi terhad oleh oleh pengagihan kuasa menggunakan gandar, tali sawat, udara mampat atau tekanan hidrolik. Sebaliknya setiap mesin boleh dilengkapi dengan motor eletriknya sendiri, membekalkan kawalan mudah pada titik penggunaan, dan meningkat pengagihan kuasa dengan berkesan. Motor eletrik digunakan dalam pertanian menghapuskan otot manusia dan haiwan dari tugasan seperti mengendali bijiran atau mengepam air. Kegunaan isi rumah bagi motor eletrik mengurangkan kerja berat di rumah dan meningkatkan piwaian keselamatan dan keselesaan yang lebih tinggi. Hari ini, motor eletrik menggunakan lebih dari separuh daripada kesemua kuasa yang eletrik dihasilkan.