Electriciteit
Motoren op wisselspanning
Electriciteit

Lijst van de meest voorkomende motoren die op wisselspanning werken.

Wisselspanningsmotoren

-

-

Synchrone en asynchrone motoren werken enkel op wisselspanning. Ofwel worden ze met triphasé (draaistroom) gevoed, ofwel moet er een voorziening zijn om een draaiend veld op te wekken (condensator).

Een asynchrone motor heeft een onvermijdelijke slip, dit in tegenstelling met de synchrone motor of een relectantiemotor (ook een vorm van synchrone motor).

Bij het begin van de electrificatie gebruikte men vooral gelijkstroommotoren die gemakkelijker te gebruiken waren. Deze motoren bleven in gebruik tot na de tweede wereldoorlog voor enkele veeleisende toepassingen zoals liftmotoren in steenkoolmijnen. De liftkooien moesten snel tot op grote diepte gebracht worden (soms meer dan duizend meter diep) maar moesten ook nauwkeurig gepositionneerd kunnen worden, tot op een paar centimeter. Enkel gelijkstroommotoren waren daartoe in staat.

Maar gelijkstroom heeft een groot nadeel: het kan niet getransformeerd worden van een lage naar een hoge spanning en omgekeerd. Er bestonden wel draaiende omzetters, maar die hadden een laag rendement en hadden regelmatig onderhoud nodig.

Als men voor de tweede wereldoorlog overgestapt is op wisselspanning is men de gelijkstroommotoren blijven gebruiken. Een wisselspanningsmotor (doorgaans een asynchrone driefasige motor) bracht een dynamo in beweging, en de dynamo leverde stroom aan de gelijkspannigsmotor (Ward-Leonardschakeling)

Asynchrone motor
De asynchrone motor (ook inductiemotor of lortsluitankermotor genoemd) is de meest gebruikte motor op wisselspanning vanwege zijn eenvoud en zijn betrouwbaarheid. De asynchrone motor (poolomschakelbare motor) en de sleepringankermotor zijn varianten op de inductiemotor.

Synchrone motor
De synchrone motor draait op de netfrekwentie (zonder slip). Vaak is de motor ook uitgerust met een kooi om asynchroon te starten, want het aanloopkoppel is zeer beperkt. Synchrone motoren worden gebruikt in grote installaties die permanent moeten draaien. De meerkost wordt op termijn opgevangen door het hoger rendement.

Stappenmotor en reluctantiemotor
De motor met variabele reluctantie is een motor zonder slip en heeft dus een hoger rendement dan een asynchrone motor. De motor is sterk in de belangstelling nu dat Tesla een dergelijke motor gebruikt in zijn auto's. De motor kan ook gebruikt worden in de industrie waar een variabele snelheid en een hoog rendement nodig is (grote koelcellen).

De meeste stappenmotoren zijn reluctantiemotoren (niet alle stappenmotoren zijn op dit principe gebaseerd). De motor doet een stap (15° in dit voorbeeld) als de volgende wikkeling van stroom voorzien wordt (afbeelding rechts). Het betreft hier een motor met 4 wikkelingen, maar er bestaan ook motoren met drie wikkelingen die aangesloten worden op triphasé via een aangepaste frekwentieregelaar.

Universele motor
De universele motor is eigenlijk de gelijkstroommotor die aangepast is om ook op wisselspanning te werken. De regelmogelijkheiden ten opzichte van een gelijkstroommotor zijn echter beperkt en deze motoren zijn enkel gemaakt voor kleine vermogens. Universele motoren die in kleine electro toestellen gebruikt worden (mixers, stofzuigers,...) kunnen ook op gelijkspanning gevoed worden (werktuigen op batterijen)

Het is zeer eenvoudig om een snelheidsregeling voor een universele motor te voorzien.

Repulsiemotor
De repulsiemotor en de repulsie-inductiemotor zijn twee motortypes die vroeger gebruikt werden als men een zeker vermogen nodig had, maar men niet over draaistroom kon beschikken.

Welke type motor wordt er in electrische auto's gebruikt?
Electrische auto's zijn vrij recent, en toch heeft men een volledige evolutie meegemaakt. Nagenoeg alle motortypes werden gebruikt!

Classificatie van de motoren

Het is een algemene classering zonder oudere motortypes. De indeling is nogal willenkeurig, met de scheiding tussen synchrone motoren met veldwikkeling en synchrone motoren met magneten terwijl beide types op dezelfde principes gebaseerd zijn.
  • We hebben eerst de universele motor, met borstels en collector. De rotor en de stator worden in serie verbonden. De motor wordt universeel genoemd, omdat die zowel met gelijkspanning als wisselspanning kan werken.

    Als de motor aangedreven wordt, dan werkt die als dynamo (de dynamo wordt nog enkel op school gebruikt omdat de leerkrachten niet op de hoogte zijn van de ontwikkelingen op dit gebied). In de praktijk werd de dynamo nooit gebruikt met een seriewikkeling (slechte regeling).

    De motor kan ook gevoed worden met een aparte spanning voor de rotor en stator. Dit zijn dan gelijkstroommotoren die veelvuldig in de industrie gebruikt werden (liftkooien in steenkoolmijnen, tram en treinmotoren). Deze motoren zijn nu vervangen door motoren met een hoger rendement of die betrouwbaarder zijn.

  • De motor met permanente magnetenvervangt meer en meer de universele motoren voor toepassingen met gelijkspanning (ruitenwissermotoren invoertuigen, enz). De motor werkt enkel met gelijkspanning en de draairichting wordt veranderd door de polariteit te wisselen.

  • De klassieke synchrone motor heeft een gewikkeld rotor of permanenten magneten. Aangedreven werkt de motor ook als alternator (dit is het meest gebruikte generator type). De motor start moeilijk en heeft vaak een kooianker om het aanlopen te vergemakkelijken (zie volgende type).

  • De asynchrone motor is het meest gebruikte motortype. De motor wordt ook inductiemotor of motor met kortsluitanker genoemd. De rotor is doorgaans niet gewikkeld maar heeft een geleidende kooi (er werden wel inductiemotoren met gewikkelde rotor gemaakt). De rotor heeft geen polen, het is de stator die door inductie polen teweeg brengt. De rotor heeft een kortsluitanker die als het secundaire van een transfo werkt.

    We hebben nu de motoren die door een electronisch systeem aangestuurd moeten worden.

  • We hebben de motoren met permanente magneten die gebruikt worden in grote installaties waar het rendement van belang is. In de praktijk is er weinig verschil tussen motoren met inwendige of uitwendige magneten, zelfs de motoren met een gewikkeld anker (electromagneet) zijn op hetzelfde principe gebaseerd, de programmatie van de frekwentieregelaar kan verschillend zijn.

  • De stappenmotor is gebaseerd op de reluctantie (magnetische weerstand): de motor probeert de magnetische weg zo kort mogelijk te maken en de rotorpolen te richten op de actieve statorpolen. Dit zijn motoren die een specifieke electronische sturing nodig hebben.

  • De motor met variabele reluctantie is de moderne versie van de stappenmotor. De motor wordt nog niet op school besproken (terwijl die al tientallen jaren bestaat), terwijl het een motor is die veel gebruikt zal wordfen, met name in electrische auto's. De motor heeft vaak een rotor met permanente magneten om de eigenschappen van de motor te verbeteren. Bepaalde reluctantiemotoren kunnen op het driefasig net starten zoals asynchrone motoren (de splitsing van de motoren is dus nogal willenkeurig).

Motor links
De gelijkstroommotor is een universele motor geworden (kan zowel op gelijkspanning als op wisselspanning werken), maar de echte gelijkspanningsmotor bestaat nog steeds. De motor heeft nu sterke magneten als stator. Omdat het magnetisch veld daardoor vast is, kan de motor enkel met gelijkspanning gevoed worden. Het toerental hangt af van de voedingsspanning. Het koppel is hoog op alle snelheden en de motor is relatief klein voor het vermogen dat geleverd wordt.

Dergelijke motoren worden gebruikt in loopbanden voor fitnesszalen. De snelheidsregeling gebeurt zeer eenvoudig door de voedingsspanning te wijzigen. Aangezien het magnetisch veld van de stator constant blijft, is ook het koppel redelijk constant.

Een minpunt zijn de koolborstels die regelmatig vervangen moeten worden. De collector is goed zichtbaar, want de ventilator die normaal in d eopening gemonteerd is, is verwijderd. De ventilator zorgt voor een voldoende koeling ongeacht de motorsnelheid.

De mogelijkheden voor het starten van zware motoren komt hier aan bod.

Met een soft starter kan men de motor soepel op toeren laten komen zonder een te hoge aanloopstroom. Het is een soepele oplossing in plaats van een ster-driehoekschakeling of een starttransfo.

De asynchrone motor kan uitgerust worden met een snelheidsregelaar zodat het toerental van de motor kan ingesteld worden. De snelheidsregelaar doet ook dienst als soft starter.

Zoals generatoren hebben synchrone en asynchrone motoren verschoven statorpolen. Bij motoren dienen de polen om een meer gelijkmatige loop te bekomen, bij generatoren om een betere sinusvorm te hebben (uitgangsspanning).

Publicités - Reklame

-