Gelijkstroommotoren

DC motoren, ook wel beter bekend als gelijkstroommotoren, is een type elektromotoren die gebruikt wordt in industriële toepassingen. Met behulp van een stator en rotor zetten ze op een efficiënte manier elektrische energie om in kinetische. De communicatie zelf wordt voorzien door borstels. Doordat de deze motoren voorzien zijn van borstels, hebben ze een beperkte levensduur. Er bestaan natuurlijk ook borstelloze en frameless DC motoren. Dit soort motoren wordt vooral toegepast in laboratorium automatisering, bij vending en packaging, domotica, automotive… U kunt dus veel kanten op met een DC motor.

Wat is een gelijkstroommotor of DC motor?

Net als elke andere elektrische aandrijving zet de DC motor elektrische energie om in mechanische energie. In tegenstelling tot driefasige of eenfasemotoren, worden gelijkstroommotoren voornamelijk gebruikt in sectoren waarin kleine vermogens maar een hoge bestuurbaarheid vereist zijn. Ze worden gebruikt in de industrie, bijvoorbeeld op het gebied van automatisering en aandrijftechnologie. Bovendien worden de motoren vaak in huishoudelijke apparaten gebruikt. Een van de redenen hiervoor is dat ze meestal het goedkopere alternatief voor andere schijven zijn en toch een hoog rendement hebben. Een speciale vorm van DC-motoren en een veelgebruikte variant zijn stappenmotoren.

Opbouw en werking van de DC motoren

Eenvoudig gezegd bestaan DC motoren uit drie componenten: de stator, de rotor (ook wel anker genoemd) en de commutator. De stator vormt het vaste, buitenste deel van de structuur (1) en bestaat uit een permanente magneet (motor met permanente magneet) of een elektromagneet. Binnenin bevindt zich een vrij roterende rotor, ook bekend als een anker (2), met een wikkeling, meestal een spoel gemaakt van koperdraad (3), die een magnetisch veld genereert wanneer stroom vloeit. Dit reageert op het magnetische veld dat door de stator wordt gegenereerd. De roterende of afstotende beweging van de rotor ontstaat door de krachten van deze op elkaar inwerkende magnetische velden, die door een as kunnen worden gebruikt voor later gebruik. Om een constante rotatie van de rotor te garanderen, wordt de uitlijning van het magnetische veld constant omgekeerd door een commutator. Door de traagheid van de rotatiebeweging beweegt de rotor voorbij het zogenaamde dode centrum en de polariteit keert de aantrekkelijke krachten om. Hierdoor blijft de rotor continu bewegen.

Expertkennis: meerpolige rotoren

Afhankelijk van de vereisten kunnen naast de eenvoudige tweepolige rotoren ook die met drie, vier of meer polen worden gebruikt. Een van de voordelen hiervan is dat tweepolige rotoren bij het starten van de motor extreem moeilijk uit het midden te verplaatsen zijn. Bovendien bieden meerpolige versies op lage snelheid probleemloze en meer uniforme prestaties. 

Verschillen in elektrische motoren

Afhankelijk van het circuit kunnen DC motoren in drie categorieën worden onderverdeeld:

1. Als de excitatie- en ankerwikkelingen in serie worden geschakeld, worden de elektromotoren aangeduid als serie- of hoofdseriemotoren. Vanwege hun grote populariteit, betrouwbaarheid en goede prestaties, worden ze geïnstalleerd in een verscheidenheid aan elektrische huishoudelijke of gereedschap en worden ze ook wel universele motoren genoemd.

2. Als de twee wikkelingen parallel zijn aangesloten, spreekt men van shuntmotoren. Terwijl het motortoerental toeneemt met afnemende belasting en de motor "door kan gaan" tijdens het hoofdcircuit, varieert het motortoerental in sub-shot motoren slechts met ongeveer vijf tot tien procent tussen stationair en volle belasting. Shuntmotoren worden bijvoorbeeld gebruikt voor werk waarbij hun lastonafhankelijke prestaties voordelig zijn - bijvoorbeeld op transportbanden.

3. Een dubbelcircuitmotor, ook een samengestelde motor, verbindt beide typen aandrijvingen en heeft zowel een serie- als een shuntwikkeling. Afhankelijk van het ontwerp kan vervolgens de elektromotor worden gebruikt.

Waar moet u op letten bij het kopen van DC motoren?

Naast de fundamenteel verschillende ontwerpen van de elektrische aandrijvingen, verschillen de gelijkstroommotoren ook in een groot aantal andere aspecten. De belangrijkste criteria waarmee u rekening moet houden bij het kiezen en kopen van de apparaten, worden hieronder weergegeven.

• Vermogen / prestaties

Naast het ontwerp zijn de bedrijfs- of prestatiegegevens de belangrijkste factoren waarmee rekening moet worden gehouden bij het kopen van een DC-motor. Deze omvatten een aantal verschillende kerncijfers. Nominale stroom, nominale spanning, nominale snelheid en nominaal koppel, maar ook de bedrijfstemperatuur zijn de belangrijkste informatie die rechtstreeks verband houdt met de prestaties van de omvormer. Terwijl stroom en spanning de vereiste voeding op volledig vermogen beschrijven, verwijzen snelheid en koppel naar het potentieel van dit vermogen. De bedrijfstemperatuur geeft het optimale temperatuurbereik voor de aandrijvingen aan. Kerncijfers, die zijn gebaseerd op het ontwerp, zijn details zoals de radiale en axiale belasting of de grootte van het schachtgemiddelde. Deze zijn vooral belangrijk voor de aan te sluiten componenten.

• Behuizing / Bescherming

Voor later gebruik is het zinvol aandacht te schenken aan het feit of de drives door hun behuizingen moeten worden beschermd tegen speciale of ongunstige omgevingsinvloeden. De motoren zijn geclassificeerd volgens de internationale standaard IP (internationale bescherming). Er zijn varianten die worden beschermd tegen stof, vloeistoffen of vreemde voorwerpen. Naast het veerkrachtiger maken van de motor, bieden hoge beschermingsniveaus natuurlijk ook een betere bescherming voor bedieningspersoneel.

• Uitrusting

Het laatste wat u met de motoren moet doen, is controleren of speciale apparatuur vereist of gewenst is. Verschillende extra componenten kunnen al in de omvormer worden geïntegreerd, waardoor speciale extra functies mogelijk zijn. Een van de mogelijkheden is bijvoorbeeld de verwerking van magnetische pulsgeneratoren met Hall-sensoren, waardoor verschillende metingen kunnen worden uitgevoerd en die achteraf niet hoeven te worden aangebracht.

Conclusie

DC motoren zijn betrouwbare componenten van verschillende processen - zowel in de industrie als in particuliere huishoudens. Met een breed scala aan verschillende producten biedt Conrad u een grote selectie waaruit u de juiste oplossing voor uw projecten kunt kiezen.