Motor

Een motor is een elektromagnetisch apparaat dat de omzetting of transmissie van elektrische energie realiseert volgens de wet van elektromagnetische inductie. Elektromotoren kunnen worden geclassificeerd als elektromotoren en generatoren. Een elektromotor wordt in het circuit weergegeven door de letter M. De hoofdfunctie is het produceren van aandrijfkoppel, als de energiebron van elektrische apparaten of verschillende machines. In het circuit staat de letter G voor een generator. Een generator zet mechanische energie om in elektrische energie.

Onderdelen van motoren

De twee mechanische onderdelen van een elektromotor worden de rotor en de stator genoemd. De twee elektrische onderdelen worden de magneet en het anker genoemd, één bevestigd aan de rotor en één aan de stator. Deze magneten, of het nu permanente magneten of elektromagneten zijn, genereren een magnetisch veld door het anker. De magneten van het magnetische veld kunnen op de stator zitten terwijl het anker op de rotor zou zitten, maar het kan ook andersom zijn.

Lagers

Het is gemonteerd op lagers. Lagers dragen axiale en radiale belastingskrachten via de as naar de motorbehuizing, zodat de rotor op de as draait.

Rotor

De rotor is het beweegbare onderdeel dat mechanische kracht levert. De rotor is normaal gesproken voorzien van geleiders die een elektrische stroom voeren. Het magnetische veld van de stator oefent een kracht uit op de geleider, waardoor de as gaat roteren. Sommige rotoren dragen permanente magneten. Permanente magneten hebben een hoge efficiëntie over een breed bereik van bedrijfssnelheden en vermogens.

Luchtspleet

De luchtspleet tussen de stator en de rotor maakt rotatie van de laatste mogelijk. De breedte van de luchtspleet heeft een substantiële invloed op de elektrische eigenschappen van de motor. In de regel geldt: hoe smaller de luchtspleet, hoe beter de prestaties van de motor. Dit komt omdat een te grote luchtspleet de prestaties vermindert. Aan de andere kant creëert een te kleine luchtspleet naast ruis ook wrijving.

De as van de motor bevindt zich buiten de motor om aan de belastingsvereisten te voldoen. Bovendien, omdat de belastingskracht verder gaat dan het verste lager, staat het bekend als een zwevende belasting.

stator

Het 

De stator wordt rond de rotor geplaatst en omvat meestal de veldmagneten, die permanente magneten of elektromagneten kunnen zijn (bedrading rond een ferromagnetische kern). Deze magneten creëren een magnetisch veld dat door de rotorankering dringt en een kracht op de rotorwikkelingen genereert. De statorkern bevat veel dunne, geïsoleerde metalen platen, laminaties genaamd, gemaakt van elektrisch staal met eigenschappen zoals permeabiliteit, hysterese en verzadiging. Als er een massieve kern zou zijn, zouden er wervelstromen ontstaan, maar dit effect wordt geminimaliseerd door platen te stapelen. Voor wisselstroommotoren die worden gevoed door netstroom, worden de geleiders van de wikkelingen geïmpregneerd met vernis in een vacuüm, waardoor draadvibraties worden geëlimineerd die anders de isolatie zouden kortsluiten en de levensduur van de motor zouden verkorten. In hars ingekapselde motoren, die worden gebruikt in toepassingen zoals dompelpompen voor diepe putten, wasmachines en airconditioners, hebben de wikkelingen van de stator omhuld met kunststofhars om corrosie te voorkomen en geleidend geluid te verminderen.

Armature

Een anker is een draad die om een ​​ferromagnetische kern is gewikkeld. Wanneer er stroom door de draden gaat, oefent een magnetisch veld een kracht (Lorentzkracht) op hen uit, waardoor de rotor gaat draaien. De wikkelingen zijn spoelen die om een ​​gelamineerde zachte ijzeren ferromagnetische kern zijn gewikkeld, die, wanneer ze van magnetische polen worden voorzien, worden geactiveerd.

Er zijn twee configuraties waarin motoren voorkomen, met en zonder magnetische polen. In zoutpoolmotoren bevatten de rotor- en statorferromagnetische kernen uitsteeksels, polen genaamd, die naar elkaar toe gericht zijn. Onder het poolvlak bevat elke pool een draadwikkeling. De stroom door deze draden verandert deze polen in noord- en zuidpolen. In een niet-scheve poolmotor, ook bekend als een gedistribueerde veld- of cirkelrotormotor, is de ferromagnetische kern een gladde cilinder. De windingen zijn gelijkmatig verdeeld in sleuven rond de omtrek. De wisselstroom in de windingen produceert een continu roterende magnetische pool in de kern. Schaduwpoolmotoren hebben een wikkeling rond enkele van de polen die de fase van het magnetische veld bij die pool vertragen.

Commutator

Een commutator is een roterende elektrische schakelaar die stroom levert aan de rotor. De commutator keert periodiek de stroom in de rotorwikkelingen om terwijl de as draait. De commutator heeft de vorm van een cilinder waarop verschillende metalen contactsegmenten zijn geplaatst en op een anker zijn gerangschikt. Twee of meer elektrische contacten, "borstels" genoemd, zijn gemaakt van zacht geleidend materiaal zoals koolstof, dat op het commutatoroppervlak is gedrukt. Tijdens de rotatie produceert dit een glijdend contact met opeenvolgende commutatorsegmenten door de borstels voor stroomtoevoer naar de rotor, waarbij de wikkelingen zijn verbonden met de commutatorbladen. Elke halve omwenteling (180°) van de commutator keert de richting van de stroom in de rotorwikkelingen om. Zo blijft de richting van het koppel dat op de rotor wordt toegepast altijd hetzelfde. Zonder deze omkering wordt de richting van het koppel op de rotorwikkeling elke halve omwenteling omgekeerd, waardoor de rotor stopt. Gecommuteerde motoren zijn grotendeels vervangen door borstelloze motoren, permanente magneetmotoren en inductiemotoren.

Motortoevoer en -besturing

Motortoevoer

Zoals hierboven vermeld, worden DC-motoren meestal gevoed via een open-close ringcommutator. Een AC-motor kan worden gecommuteerd met behulp van een sleepringcommutator of een externe commutator. Het kan een vast of variabel snelheidsregeltype zijn en kan synchroon of asynchroon zijn. Motoren voor algemeen gebruik kunnen op AC of DC werken.

Motorregeling

DC-motoren werken over een snelheidsbereik door de spanning op de aansluitingen aan te passen of door pulsbreedtemodulatie (PWM).

Wisselstroommotoren die op een vast toerental werken, worden normaal gesproken rechtstreeks vanuit het net of via een softstarter aangestuurd. Wisselstroommotoren die op verschillende toerentallen werken, worden aangestuurd door diverse omvormers, frequentieregelaars of elektronische commutatortechnologieën.

De term elektronisch gecommuteerd wordt vaak geassocieerd met zelf-gecommuteerde borstelloze gelijkstroommotoren en geschakelde reluctantiemotortoepassingen.

opdrachtgevers

Elektrische motoren vertrouwen op magnetische velden om te werken. Magnetische velden kunnen worden gegenereerd door magneten of door wikkelingen rond een magnetische kern. De theorie begint met een uitleg van de magnetische kracht op een stroomvoerende draad die wordt blootgesteld aan een magnetisch veld. Een magneet genereert een magnetisch veld tussen de N- en S-polen. De magnetische veldlijnen komen uit de N-pool en komen in de S-pool. Dit magnetische veld is constant, er zijn geen fluctuaties in het magnetische veld en het lijkt op een DC-magnetisch veld.

Wanneer een stroomvoerende draad een magnetisch veld binnengaat, wordt de draad onderworpen aan een magnetische kracht en beweegt dus. De grootte van de magnetische kracht hangt af van verschillende parameters die in dit artikel worden besproken. Ten eerste hangt de magnetische kracht af van de stroom door de draad. Dat wil zeggen, als de stroom door de draad nul is, dan zal er geen kracht op de draad worden uitgeoefend terwijl de kracht direct gerelateerd is aan de stroom. Daarom kan de volgende vergelijking worden geschreven:

(1). F ∝ Ik

Waar F de magnetische kracht is en I de stroom in de draad. De andere parameter is de lengte van de draad die het magnetische veld ziet. De relatie van de magnetische kracht met de lengte van de blootgestelde draad is ook eenvoudig en kan worden geschreven als:

(2). F ∝ l

Waarbij l de lengte van de draad is. De laatste parameter is de magnetische veldsterkte die een directe relatie heeft met magnetische kracht:

(3). F ∝ B

Deze drie parameters bepalen de maximale waarde van de magnetische kracht wanneer het veld loodrecht op de draad staat. Daarom vermindert elke afwijking van de loodrechte positie de kracht op de draad. Dit komt omdat als een van deze posities wordt afgeweken, de magnetische kracht zijn maximale waarde niet bereikt. De reden hiervoor is dat er een hoek ontstaat tussen het magnetische veld en de stroom in de geleider.

Door rekening te houden met alle parameters kan de magnetische kracht worden berekend met de volgende vergelijkingen:

(4). F=B·I·l·sinθ

Nu wordt er, in plaats van één geleider tussen de polen, een lus beschouwd. De lus kan elke vorm hebben. Maar voor een gemakkelijke visualisatie, neem aan dat deze rechthoekig is. Dan zal elke zijde de stroom voeren en onder een magnetische kracht staan. De richting van die kracht kan worden verkregen met behulp van de linkerhandregel.

In deze regel is de duim evenwijdig aan de magnetische kracht, de wijsvinger geeft de richting van het magnetische veld aan en het middelste cijfer geeft de richting van de stroom aan. Al deze vingers staan ​​haaks op elkaar. De magnetische kracht is nul als de stroom die wordt geleid evenwijdig is aan het magnetische veld in vergelijking 4. Dus de magnetische kracht op BC en AD is nul.

Hier zijn alleen AB en CD gemagnetiseerd. Bij toepassing van de linkerhandregel op de paden AB en CD, zal de richting van de magnetische kracht omhoog zijn voor het pad AB en omlaag voor het pad CD. Deze twee krachten in tegengestelde richtingen zorgen ervoor dat de lus roteert. De rotatie kan echter niet worden bereikt omdat de richting van de stroom in de lus hetzelfde blijft. Met andere woorden, wanneer de lus loodrecht op het magnetische veld staat, is dit de positie van de meeste stabiliteit van de lus. Daar heffen de opwaartse en neerwaartse trekkrachten elkaar op, waardoor er geen beweging is van de draadlus. Voor dit probleem vereist elke halve draai van de rotatie dat de richting van de stroom in de lus wordt omgekeerd om de draadlus te laten roteren. Bovendien zal traagheid de draadlus helpen om te blijven roteren en door de positie van stabiliteit te gaan.