Back to the topics list

elektrische motor

Elektromotoren begrijpen

Een elektromotor is een apparaat dat elektrische energie omzet in mechanische energie. Ze worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen, waaronder apparaten, voertuigen, industriële machines en robots. Deze les geeft een overzicht van hoe elektromotoren werken, hun typen en enkele basisprincipes achter hun werking.

Basisprincipe van werking

Elektromotoren werken volgens het principe van elektromagnetisme, wat inhoudt dat een stroomvoerende geleider die in een magnetisch veld wordt geplaatst, een kracht ondervindt. Dit principe wordt wiskundig weergegeven door de Lorentz-krachtvergelijking:

Waar \(F\) de kracht is die op het deeltje wordt uitgeoefend, \(q\) de lading van het deeltje is, \(E\) het elektrische veld is, \(v\) de snelheid van het deeltje is, en \(B\) is het magnetische veld. Bij elektromotoren creëert deze kracht een koppel op de rotor van de motor, waardoor deze gaat draaien.

Componenten van elektromotoren

Elektromotoren bestaan ​​uit verschillende belangrijke componenten:

• Stator: Het stationaire deel van de motor dat een magnetisch veld produceert. Het kan permanente magneten of elektrische spoelen gebruiken.
• Rotor: Het roterende deel van de motor, dat wordt blootgesteld aan het magnetische veld dat door de stator wordt geproduceerd. Door de interactie ontstaat een roterende beweging.
• Commutator (in sommige motoren): Een apparaat dat de richting van de stroom in het anker (de roterende spoelen) omkeert, waardoor de rotatierichting van de rotor behouden blijft.
• Borstels (in sommige motoren): Geleiden elektriciteit van externe circuits naar het roterende anker via de commutator.

Soorten elektrische motoren

Er zijn verschillende soorten elektromotoren, maar de meest voorkomende zijn gelijkstroommotoren, wisselstroommotoren, inductiemotoren en borstelloze gelijkstroommotoren.

• Gelijkstroommotoren: deze motoren werken op gelijkstroom en gebruiken een commutator en borstels om de richting van de stroom in het anker te regelen. Ze staan ​​bekend om hun hoge startkoppel en eenvoudige snelheidsregeling.
• AC-motoren: AC-motoren werken op wisselstroom en kunnen worden onderverdeeld in twee hoofdtypen: synchrone en asynchrone (inductie) motoren. Inductiemotoren zijn heel gebruikelijk in industriële toepassingen vanwege hun robuustheid en eenvoud.
• Borstelloze gelijkstroommotoren: een type gelijkstroommotor die afhankelijk is van een externe elektronische schakelaar om de richting van de stroom in het anker om te keren, waardoor er geen borstels nodig zijn. Ze zijn efficiënter en hebben een langere levensduur dan geborstelde gelijkstroommotoren.

Hoe elektrische motoren koppel genereren

Het koppel dat door een elektromotor wordt gegenereerd, is het resultaat van de interactie tussen het magnetische veld van de stator en de stroom die door de rotor vloeit. Deze interactie creëert een kracht op de rotor, waardoor deze gaat roteren. Het gegenereerde koppel ( \(T\) ) kan worden beschreven door de vergelijking:

Waar \(F\) de kracht is die loodrecht op de straal van de rotor \(r\) wordt uitgeoefend. De grootte van het koppel hangt af van de sterkte van het magnetische veld, de hoeveelheid stroom en de grootte van de rotor.

Toepassingen van elektrische motoren

Elektromotoren vinden toepassingen op verschillende gebieden vanwege hun efficiëntie en veelzijdigheid. Enkele veel voorkomende toepassingen zijn:

• Huishoudelijke apparaten: Wasmachines, koelkasten, airconditioners en stofzuigers gebruiken allemaal elektrische motoren om te functioneren.
• Vervoer: Elektrische voertuigen, waaronder auto's, treinen en elektrische fietsen, zijn voor hun voortstuwing sterk afhankelijk van elektromotoren.
• Industriële machines: Transportbanden, pompen, ventilatoren en werktuigmachines in fabrieken worden aangedreven door elektromotoren.

Conclusie

Elektromotoren vormen een essentieel onderdeel van de moderne technologie en zetten elektrische energie efficiënt om in mechanische energie. Het begrijpen van hun basisprincipes, componenten en typen helpt bij het selecteren van de juiste motor voor een specifieke toepassing en bij het waarderen van de technologische vooruitgang die het dagelijks leven eenvoudiger en efficiënter maakt.