Elektromotoren
13
1.2.3 Wisselstroom- en gelijkstroommotoren
De eerste elektromotor, een gelijkstroommotor, werd rond 1833 gebouwd. De
toerenregeling voor dit type motor is eenvoudig en voldeed destijds aan de vereisten van
zeer uiteenlopende typen toepassingen. De gelijkstroommotor wordt gestuurd door het
leveren van een DC-spanning waarvan de hoogte het rotortoerental beïnvloedt. Spanning
die op de stator- en rotorwikkelingen wordt geschakeld, wekt magneetvelden op die
elkaar aantrekken of afstoten, waardoor de rotor beweegt. Energie die aan de rotor wordt
geleverd, wordt via borstels (typisch koolborstels) overgedragen naar een commutator.
De commutator zorgt ervoor dat de volgende rotorwikkeling wordt bekrachtigd om zo
een doorlopende draaiing te realiseren. De borstels zijn onderhevig aan mechanische
slijtage en moeten regelmatig worden onderhouden of vervangen. Het belang van
gelijkstroommotoren is in de loop der tijd afgenomen en ze worden tegenwoordig
zelden gebruikt in vermogensbereiken boven een paar honderd Watt.
In vergelijking met gelijkstroommotoren zijn draaistroommotoren aanzienlijk eenvoudiger
en robuuster. Draaistroommotoren hebben echter meestal een vast toerental en een vaste
koppelkarakteristiek. Daarom was het lange tijd onmogelijk om draaistroommotoren in
veel diverse of speciale toepassingen te gebruiken. Desondanks worden ze in de meeste
toepassingen gebruikt om elektrische energie om te zetten in mechanische energie.
Het werkingsprincipe van draaistroommotoren is gebaseerd op de effecten van een
draaiend magnetisch veld. Het draaiveld wordt opgewekt door hetzij een meerfasige
AC-voeding (typisch driefasig) of een eenfasige voeding in combinatie met condensatoren
of inductanties om de faseverschuiving te realiseren.
Dit boek richt zich op draaistroommotoren, met name op asynchroonmotoren, aangezien
de vereisten voor bedrijf met FC's in toepassingen met toerenregeling voor diverse
motortypen kunnen worden afgeleid uit deze motortechnologie. We gaan niet verder
in op gelijkstroommotoren.
1.2.4 Elektromagnetische inductie
De meeste elektromotoren werken door de interactie van magnetische velden en
stroomvoerende geleiders die kracht uitoefenen. Dit is het omgekeerde proces van het
opwekken van elektrische energie uit mechanische energie door generatoren zoals een
wisselstroomdynamo of een dynamo op een fiets.
a) Generatorprincipe, inductie door beweging
Wanneer een externe kracht (F) op een geleider werkt en deze door een magnetisch veld
(B) beweegt, wordt een spanning opgewekt. Als de geleider deel uitmaakt van een gesloten
circuit, loopt er een stroom (I); zie Fig. 1.3 "Principe van elektromagnetische inductie".