Arten von Elektromotoren

Wie funktioniert ein Motor? Ein Motor wandelt elektrische Energie in mechanische Energie um. Er nutzt eine stromführende Spule, also eine Statorwicklung, um ein rotierendes Magnetfeld zu erzeugen. Dieses wirkt auf den Rotor und erzeugt ein magnetisch-elektromotorisches Drehmoment. Ein Motor ist eine rotierende Maschine, die elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt. Er besteht im Wesentlichen aus einer elektromagnetischen Wicklung oder einer verteilten Statorwicklung zur Erzeugung eines Magnetfelds und einem rotierenden Anker bzw. Rotor. Der Strom fließt durch den Draht und wird durch das Magnetfeld gedreht. Einige Typen dieser Maschinen können als Motoren oder Generatoren eingesetzt werden.

Ein Motor ist ein Gerät, das elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt. Er basiert auf der Rotation einer unter Spannung stehenden Spule in einem Magnetfeld. Er wird an verschiedene Anwender verteilt. Je nach verwendeter Stromversorgung wird zwischen Gleichstrom- und Wechselstrommotoren unterschieden. Bei den meisten Motoren im Stromversorgungssystem handelt es sich um Wechselstrommotoren, die entweder Synchron- oder Asynchronmotoren sein können (die Drehzahl des Statormagnetfelds des Motors weicht von der Drehzahl des Rotors ab). Ein Motor besteht hauptsächlich aus einem Stator und einem Rotor. Die Richtung der Kraftbewegung des unter Spannung stehenden Drahts im Magnetfeld hängt von der Stromrichtung und der Richtung der magnetischen Flusslinien (Magnetfeldrichtung) ab. Das Funktionsprinzip eines Motors besteht darin, dass das Magnetfeld auf die Stromkraft einwirkt und den Motor so in Drehung versetzt.

Motortypen

1. Klassifizierung nach Arbeitsstromversorgung: Je nach Arbeitsstromversorgung können Motoren in Gleichstrommotoren und Wechselstrommotoren unterteilt werden. Wechselstrommotoren werden auch in Einphasenmotoren und Dreiphasenmotoren unterteilt.

2. Einteilung nach Aufbau und Funktionsprinzip: Motoren lassen sich nach Aufbau und Funktionsprinzip in Gleichstrommotoren, Asynchronmotoren und Synchronmotoren unterteilen.

Synchronmotoren können auch in Permanentmagnet-Synchronmotoren, Reluktanz-Synchronmotoren und Hysterese-Synchronmotoren unterteilt werden.

Asynchronmotoren lassen sich in Induktionsmotoren und Wechselstrom-Kommutatormotoren unterteilen. Induktionsmotoren werden weiter in Drehstrom-Asynchronmotoren, Einphasen-Asynchronmotoren und Spaltpol-Asynchronmotoren unterteilt. Wechselstrom-Kommutatormotoren werden weiter in Einphasen-Reihenschlussmotoren, Wechselstrom-/Gleichstrom-Doppelfunktionsmotoren und Repulsionsmotoren unterteilt.

Gleichstrommotoren lassen sich je nach Aufbau und Funktionsprinzip in bürstenlose und bürstenbehaftete Gleichstrommotoren unterteilen. Bürstenbehaftete Gleichstrommotoren lassen sich in Permanentmagnet- und elektromagnetische Gleichstrommotoren unterteilen. Elektromagnetische Gleichstrommotoren werden weiter in Reihenerregte, Nebenschluss-, Fremderregte und Verbunderregte Gleichstrommotoren unterteilt. Permanentmagnet-Gleichstrommotoren werden weiter in Seltenerd-, Ferrit- und Aluminium-Nickel-Kobalt-Permanentmagnet-Gleichstrommotoren unterteilt.

3. Klassifizierung nach Start- und Laufmodus: Motoren können entsprechend ihrem Start- und Laufmodus in einphasige Asynchronmotoren mit Kondensatorstart, einphasige Asynchronmotoren mit Kondensatorbetrieb, einphasige Asynchronmotoren mit Kondensatorstart und einphasige Asynchronmotoren mit Spaltphasenbetrieb unterteilt werden.

4. Einteilung nach Verwendungszweck: Motoren lassen sich je nach Verwendungszweck in Antriebsmotoren und Steuermotoren unterteilen.

Antriebsmotoren werden weiter unterteilt in Motoren für Elektrowerkzeuge (einschließlich Bohr-, Polier-, Schleif-, Nut-, Schneid-, Reib- und andere Werkzeuge), Motoren für Haushaltsgeräte (einschließlich Waschmaschinen, Ventilatoren, Kühlschränke, Klimaanlagen, Rekorder, Videorecorder, DVD-Player, Staubsauger, Kameras, Haartrockner, Rasierapparate usw.) und Motoren für andere allgemeine kleine mechanische Geräte (einschließlich verschiedener kleiner Werkzeugmaschinen, kleiner Maschinen, medizinischer Geräte, elektronischer Instrumente usw.). Steuermotoren werden weiter unterteilt in Schrittmotoren und Servomotoren usw.

5. Einteilung nach Rotoraufbau: Motoren lassen sich nach dem Aufbau des Rotors in Käfigläufer-Asynchronmotoren (in der alten Norm Käfigläufer-Asynchronmotoren genannt) und Wickelläufer-Asynchronmotoren (in der alten Norm Wickelläufer-Asynchronmotoren genannt) unterteilen.

6. Einteilung nach Betriebsdrehzahl: Elektromotoren lassen sich nach ihrer Betriebsdrehzahl in Schnellläufermotoren, Langsamläufermotoren, Konstantläufermotoren und drehzahlgeregelte Motoren unterteilen.

a. Niedriggeschwindigkeitsmotoren können in Untersetzungsmotoren, elektromagnetische Untersetzungsmotoren, Drehmomentmotoren und Klauenpol-Synchronmotoren unterteilt werden.

b. Drehzahlgeregelte Motoren werden nicht nur in Schrittmotoren mit konstanter Drehzahl, stufenlose Motoren mit konstanter Drehzahl, Schrittmotoren mit variabler Drehzahl und stufenlose Motoren mit variabler Drehzahl unterteilt, sondern auch in elektromagnetische Drehzahlregelmotoren, Gleichstrommotoren mit Drehzahlregelung, PWM-Motoren mit variabler Frequenz und geschaltete Reluktanzmotoren mit Drehzahlregelung.

Servomotoren

Ein Mikromotor, der als Aktuator in einem automatischen Steuergerät eingesetzt wird. Auch als Exekutivmotor bekannt. Seine Funktion besteht darin, elektrische Signale in Winkelverschiebung oder Winkelgeschwindigkeit der rotierenden Welle umzuwandeln.

Servomotoren werden in zwei Kategorien unterteilt: Wechselstrom und Gleichstrom. Das Funktionsprinzip eines Wechselstrom-Servomotors ist das gleiche wie das eines Wechselstrom-Induktionsmotors. Am Stator befinden sich zwei Erregerwicklungen Wf und Steuerwicklungen WcoWf mit einer Phasenverschiebung von 90° elektrisch, die an eine konstante Wechselspannung angeschlossen sind. Die Steuerung des Motorbetriebs erfolgt über die an Wc angelegte Wechselspannung oder Phasenänderung. Wechselstrom-Servomotoren zeichnen sich durch stabilen Betrieb, gute Steuerbarkeit, schnelles Ansprechverhalten, hohe Empfindlichkeit und strenge Nichtlinearitätsindikatoren für mechanische Eigenschaften und Einstelleigenschaften aus (erforderlich sind weniger als 10 % bis 15 % bzw. weniger als 15 % bis 25 %). Das Funktionsprinzip von Gleichstrom-Servomotoren ist das gleiche wie das von herkömmlichen Gleichstrommotoren.

Die Motordrehzahl n beträgt n = E / K1j = (Ua-IaRa) / K1j, wobei E die gegenelektromotorische Kraft des Ankers ist; K eine Konstante ist; j der Fluss pro Pol ist; Ua, Ia die Ankerspannung und der Ankerstrom sind; Ra der Ankerwiderstand ist. Durch Ändern von Ua oder φ kann die Drehzahl des Gleichstrom-Servomotors gesteuert werden. In der Regel wird jedoch die Methode zur Steuerung der Ankerspannung verwendet. Bei Permanentmagnet-Gleichstrom-Servomotoren wird die Erregerwicklung durch Permanentmagnete ersetzt, und der Fluss φ ist konstant.

DC-Servomotoren verfügen über gute lineare Einstelleigenschaften und eine schnelle Reaktionszeit.

Servomotoren werden im Allgemeinen in DC-Servomotoren und AC-Servomotoren unterteilt. Die Vorteile von DC-Servomotoren sind:

Vorteile: präzise Drehzahlregelung, sehr harte Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie, einfaches Prinzip, leichte Bedienung, Preisvorteil;

Nachteile: Bürstenkommutierung, Drehzahlbegrenzung, zusätzlicher Widerstand, Verschleißpartikel (für Reinräume).

Für AC-Servomotoren

Vorteile: gute Drehzahlregeleigenschaften, gleichmäßige Regelung im gesamten Drehzahlbereich, nahezu schwingungsfrei; hoher Wirkungsgrad, über 90 %, keine Wärmeentwicklung; Hochgeschwindigkeitsregelung; hochpräzise Positionsregelung (je nach Gebertyp); konstantes Drehmoment im Nennbetriebsbereich; geräuscharm; kein Bürstenverschleiß, wartungsfrei; keine Verschleißpartikel, keine Funken, reinraumgeeignet, geringe Trägheit in explosionsgefährdeten Bereichen;

Nachteile: komplexere Steuerung, Antriebsparameter müssen vor Ort angepasst werden PID-Parametereinstellung, mehr Verkabelung erforderlich

Anwendung von DC-Servomotoren

Die Eigenschaften von DC-Servomotoren sind härter als die von AC-Servomotoren. Sie werden normalerweise in Systemen mit etwas höherer Leistung verwendet, z. B. zur Positionssteuerung in Folgesystemen.

Anwendung von AC-Servomotoren

Die Ausgangsleistung von AC-Servomotoren beträgt im Allgemeinen 0,1–100 W und die Stromversorgungsfrequenz ist in 50 Hz, 400 Hz usw. unterteilt. Sie werden häufig verwendet, beispielsweise in verschiedenen automatischen Steuerungs-, automatischen Aufzeichnungs- und anderen Systemen.