Inleiding
Elektrische motoren zijn verantwoordelijk voor het omzetten van elektrische energie in mechanische energie. Het is een belangrijk apparaat in de elektronische en mechanische industrie, omdat het een cruciale rol speelt bij het construeren van veel elektronische apparaten, gereedschappen en machines. Dit artikel zal een beginnersgids zijn voor de wereld van elektrische motoren, aangezien het zal ingaan op de verschillende soorten elektrische motoren, toepassingen en nog veel meer.
Wat zijn elektrische motoren?
Elektrische motoren zijn apparaten die elektrische energie omzetten in mechanische energie, meestal met behulp van het elektromagnetische principe. De meeste elektrische motoren werken door de interactie van het magnetische veld van de motor en elektrische stromen die om een draad zijn gewonden om kracht te genereren in de vorm van koppel dat op de motoras wordt geleverd.
Elektrische motoren kunnen worden aangedreven door gelijkstroom (DC) bronnen zoals gelijkrichters of batterijen, of door wisselstroom (AC) bronnen zoals elektrische generatoren, elektriciteitsnetten of omvormers. Elektrische motoren kunnen worden geclassificeerd op basis van hun stroomvoorzieningstype, constructie, toepassing en type bewegingsoutput.
De Sleutelcomponenten van Elektrische Motoren
De elektromotor heeft verschillende onderdelen, maar de belangrijkste componenten zijn:
- Elektrische Motorlagers: De rotor draait om zijn as dankzij de ondersteuning van lagers uit de motorbehuizing. De rotor draait om zijn as dankzij de ondersteuning van lagers uit de motorbehuizing.
- Elektrische Motor Rotor: De rotor is een onderdeel van de motor dat beweegt en mechanische energie genereert. Het houdt in wezen geleiders vast die stroom dragen, en het stator magnetische veld oefent een kracht uit om de as te laten draaien.
Echter, andere rotoren hebben permanente magneten, en de stator houdt de geleiders vast. Permanente magneten bieden hoge efficiëntie over een groter vermogensbereik en werkingssnelheid.
De luchtspeling tussen de rotor en de stator stelt deze in staat om te draaien. De breedte van de speling heeft een belangrijke invloed op de elektrische eigenschappen van de motor. Deze wordt meestal zo klein mogelijk gemaakt, aangezien een grote speling kan leiden tot zwakke prestaties. Elektrische motoren functioneren met een lage vermogensfactor, voornamelijk vanwege hun ontwerp.
- Elektrische Motor Stator:De stator omringt de rotor en huisvest de veldmagneten. Deze magneten kunnen ofwel elektromagneten zijn, die zijn opgebouwd uit gewonden draden op een ijzeren ferromagnetische kern, of permanente magneten. Ze genereren een magnetisch veld dat door de rotorwikkeling reist en kracht op deze uitoefent. De ijzeren kern van de stator bestaat uit meerdere dunne metalen platen met isolatie, die laminaties worden genoemd. Laminaties verminderen energieverlies, dat optreedt als een massieve kern wordt gebruikt.
- Elektrische Motor Armatuur: De armatuur is gemaakt van gewonden draad op een ferromagnetische kern. Wanneer een elektrische stroom door een draad stroomt, creëert het een magnetisch veld dat een Lorentzkracht op de draad uitoefent, waardoor de rotor draait en mechanische output levert. Draadspoelen zijn gewikkeld om een gelamineerde ijzeren kern om magnetische polen te creëren wanneer ze van stroom worden voorzien.
- Elektrische Motor Commutator: Een commutator is een draaischakelaar die periodiek de stroomrichting in de rotorwikkeling omkeert terwijl de as draait, waardoor wissel- of gelijkstroom naar de rotor wordt geleverd. Het bestaat uit een cilinder gemaakt van meerdere metalen contactsecties op de anker. Elektrische contacten, bekend als borstels, worden gebruikt om elektrische stroom naar de rotor over te brengen. Deze borstels zijn gemaakt van een zacht geleidend materiaal, zoals koolstof, dat op de commutator wordt gedrukt. Terwijl de rotor draait, creëren de borstels glijdende contacten met elke opeenvolgende sectie van de commutator, waardoor stroom naar de rotor wordt geleverd. Bovendien zijn de rotor draadwikkelingen verbonden met de commutatorsecties.
Soorten Elektrische Motoren
Er zijn verschillende soorten elektromotoren, en ze verschillen allemaal in hoe de geleiders en het veld zijn gerangschikt en ook in de controle die kan worden uitgeoefend over mechanische uitgangen, koppel, snelheid en positie. Enkele van de belangrijkste soorten elektromotoren worden hieronder besproken.
- DC-motoren
Een DC-motor is elke roterende machine die elektrische energie van gelijkstroom (DC) omzet in mechanische energie. DC-motoren werden vaak gebruikt omdat ze kunnen worden aangedreven door gelijkstroomverlichtingssystemen. De snelheid van de DC-motor kan over een breed scala worden geregeld door ofwel een variabele spanningsbron of door de stroomsterkte in de veldwikkeling te veranderen.
Kleine DC-motoren worden gebruikt in apparaten zoals gereedschap en speelgoed, terwijl grote motoren worden gebruikt voor de voortstuwing van liften en hijskranen, elektrische voertuigen en aandrijvingen voor walsmolens voor staal.
- AC Motoren
Een AC-motor is een elektromotor die werkt op wisselstroom. Het heeft een buitenste stator met spoelen die een magnetisch veld creëren. Een binnenrotor is aan de as bevestigd om een tweede draaiend magnetisch veld te creëren.
Er zijn twee primaire types AC-motoren: synchrone en inductiemotoren. De inductie- of asynchrone motor is volledig afhankelijk van een klein verschil in snelheid tussen de snelheid van de rotoras en het draaiende magnetische veld van de stator, dat slip wordt genoemd, wat resulteert in rotorstroom in de AC-wikkeling van de rotor.
- 12V Motoren
Een 12V DC-motor is betaalbaar en klein, maar krachtig genoeg om in veel toepassingen te worden gebruikt. 12V DC-motoren zijn meestal borstelloos en kunnen werken zonder gebruik te maken van borstels om de elektrische stroom te verplaatsen. Een unieke eigenschap van een 12V DC-motor is de bedrijfsspanning.
- Stepper Motoren
Een stappenmotor, ook wel een stapmotor genoemd, is een electromechanisch apparaat dat elektrische pulsen omzet in nauwkeurige mechanische bewegingen. Een borstelloze gelijkstroommotor verdeelt een volledige omwenteling in verschillende equivalente stappen. Het wordt gekenmerkt door het omzetten van een reeks invoerpulsen vierkante golven in nauwkeurig gedefinieerde stappen in de rotatiepositie van de as.
Een stappenmotor bestaat uit getande elektromagneten die een centrale rotor omringen, die een tandwielvormig ijzeren stuk is. Een microcontroller of een externe stuurcircuit voedt de elektromagneten.
- Industriële Motoren
Industriële elektrische motoren zetten elektrische energie om in mechanische kracht, waarbij ze roterende of lineaire kracht produceren. Hoewel gelijkstroom (DC) sommige industriële motoren van stroom voorziet, worden ze vaak aangedreven door wisselstroom (AC) bronnen zoals elektriciteitsnetten of generatoren.
De componenten van een industriële motor omvatten de rotor, stator, spoel, luchtspeling en commutator. Andere soorten motoren die je moet kennen zijn enkel-fase motoren, servo motoren, 3-fase motoren, 2PK elektrische motoren, 1PK elektrische motoren en borstelloze motoren.
Toepassingen van Elektrische Motoren
Elektrische motoren worden voornamelijk gebruikt in verschillende toepassingen zoals ventilatoren en werktuigmachines, pompen, alternatoren, elektrische gereedschappen, verplaatsers, compressoren, turbines, walsmolens, schepen en papierfabrieken.
De elektromotor is belangrijk in verschillende toepassingen zoals hoogspannings AC verwarming, koeling en ventilatieapparatuur, motorvoertuigen en huishoudelijke apparaten.
Gestandaardiseerde motoren bieden geschikte mechanische energie voor industrieel gebruik. Toepassingen zijn onder andere werktuigmachines, elektrische gereedschappen, industriële ventilatoren, blazers en pompen, huishoudelijke apparaten, voertuigen en schijfdrivers.
Kleine motoren worden vaak gebruikt in elektrische horloges, terwijl regeneratief remmen vaak wordt toegepast in tractiemotoren. Elektrische motoren worden gebruikt voor regeneratief remmen in tractiemotoren in omgekeerde richting als generatoren die energie terugwinnen die anders verloren zou gaan door wrijving en warmte.