Rechts (drie foto's): een seriemotor daterend van het eind van de 18e eeuw. De motor lijkt nog niet op de universele motoren zoals die gebruikt worden in kleine electrotoestellen. De motor heeft twee vaste wikkelingen om het magnetisch veld op te bouwen. De stator bestaat uit één stuk weekijzer, een teken dat de motor gemaakt is voor gelijkspanning. Er waren gelijkspanningsnetten in België tot aan de tweede wereldoorlog.

Het typeplaatje geeft geen aanduiding van frekwentie, maar de spanning is 220V. Het vermogen wordt aangeduid in paardekracht, wat toen gewoon was. De rotatiesnelheid is de snelheid bij een nominale belasting, want deze motoren hebben geen vaste rotatiesnelheid.

De "koolborstels" zijn eigenlijk gevlochten koperdraad. Later zal men echte koolborstels gebruiken. In contact met de koperen collector verslijten de zachtere koolborstels sneller en zorgen daardoor dat de collector minder snel verlijt (de collector kan normaal niet vervangen worden). De koolborstels kunnen gemakkelijk vervangen worden. Bij bepaalde toepassingen waar er hoge stromen door de borstels moeten lopen (dynamos die een lage spanning en hoge stroom leveren voor galvanoplastie) zitten er fijne koperdraden in de koolborstels. De dynamo's draaien aan een lage snelheid om slijtage te verminderen.

Deze motor lijkt nog een beetje op een ouderwetse dynamo en dat is ook logisch want als men de motor doet draaien (door middel van een externe mechanische aandrijving) dan gaat de motor stroom leveren. De gelijkspanningsmotor en de dynamo vertonen veel gelijkenissen.

De statorwikkeling wordt permanent gevoed met een vaste gelijkspanning terwijl de spanning over het anker de motorsnelheid bepaalt.

De motor heeft naast de normale statorpolen ook compensatiepolen die gevoed worden met de ankerstroom. Door de ankerstroom (=ankerreaktie) verschuift de neutrale lijn (de plaats waar de koolborstels geplaatst worden). De compensatiepolen verschuiven de statorpolen zodat de neutrale lijn niet verschuift, ongeacht de stroom door de rotor.

Gelijkspanning werd opgewekt met een dynamo in de nabijgelegen electriciteitscentrale of door middel van een eenankeromvormer

Gelijkspanning of wisselspanning?

Bij gelijkspanningsmotoren zit men niet vast aan de verplichte serieschakeling, maar heeft men de keuze:

• Veldwikkeling in parallel (shunt):
  relatief constant koppel en stabiele snelheid ongeacht de belasting.

• Compoundschakeling:
  voordelen van de shuntwikkeling, maar met een hoger aanloopkoppel. De snelheid is minder stabiel.

• Onafhankelijke bekrachtiging (veldwikkeling):
  nauwkeurige motorcontrole, de stroom door de veldwikkeling bepaalt het koppel en de stroom door het anker het toerental.

• Anticompoundschakeling:
  zeer stabiel toerental ongeacht de belasting maar het koppel is beperkt.

Afbeelding links:
Motorkoppel naargelang de aansluiting van een gelijkstroommotor: shunt (koppel is redelijk constant op alle snelheden), compound en serie (koppel vermindert met de snelheid).

De aanloopstroom is proportioneel met het koppel en seriemotoren hebben een hoge aanloopstroom. De motor kan bijna ogenblikkelijk verbranden als de motor geblokkeerd is (seriemotor van een stofzuiger bijvoorbeeld).

Gelijkspanningsmotoren kunnen een stator hebben die uit een blok bestaat (en niet uit geïsoleerde lamellen), want het statorveld blijft constant in de tijd. De rotor moet natuurlijk nog altijd opgewouwd worden uit lamellen omdat het veld hier wel wisselt met de rotatie van de motor.

Toepassingen

De gelijkstroommotor met permanente magneet wordt nog vaak gebruikt omdat die eenvoudig aangesloten kan worden: de voedingspanning wordt omlaag getransformeerd en gelijkgericht en naar de motor gestuurd. De rotatiezin wordt omgekeerd door de polariteit om te draaien. Dergelijke motoren zal men terugvinden bij de bediening van garagepoorten, mechanische systemen (openen en sluiten van kleppen),...

Afbeelding rechts:
Gelijkstroommotor gebruikt voor de bediening van een garagepoort.
Op de tweede foto zijn de koolborstels (wat er van overblijft) en de rotor met collector goed zichtbaar.

De gelijkspanningsmotor wordt natuurlijk veel gebruikt daar waar enkel gelijkspanning beschikbaar is: de talrijke hulpmotoren in voertuigen zijn gelijkspanningsmotoren met permanente magneten (ruitenwissers, electrisch bediende ruiten, pompen,...). De motoren worden ook in speelgoed gebruikt.

Omdat er permanente magneten gebruikt worden in de stator, klopt de benaming "seriemotor" niet meer. De motoren met permanente magneten kunnen ook niet meer gebruikt worden met wisselspanning, waardoor het geen universele motoren meer zijn. De correcte benaming is gelijkspanningsmotor met permanente magneten.

Startmotor

De startmotor van een explosiemotor is een universele motor die met gelijkstroom gevoed wordt (op 12 of 24V). De veldwikkeling en het anker zijn in serie geplaatst en de gebruikte draad heeft een groot diameter. Tussen iedere lamel van de collector vormt de wikkeling één enkele lus. Tussen de twee koolborstels die op 180° van elkaar staan zijn er tweemaal 10 lussen in serie.

De rotor die hier getoond wordt had evengoed die van een dynamo kunnen zijn: de constructie is nagenoeg identiek, maar men bouwt geen dynamo's meer omdat hun rendement veel lager is dan die van een alternator van identiek vermogen. Door het zware tandwiel ziet men direct dat men te maken heeft met een startmotor.

Tegenwoordig gebruikt men ook permanente magneten in plaats van een veldwikkeling. Bij moeizaam starten kan het gebeuren dat de magneet zijn magnetisme verliest. De startmotor moet dan vervangen worden.