Die Hauptkomponenten eines Elektromotors
Hauptkomponenten eines Elektromotors
Der Motor ist eine einfache Maschine, die Elektromagnetismus nutzt, um einen Anker anzutreiben. Im Gegensatz zu Verbrennungsmotoren verfügt der Elektromotor über keine beweglichen Teile, die Reibung und Hitze ausgesetzt sind. Die einzige Reibung ist die mechanische Energie, die von der Welle und den Lagern absorbiert wird, wenn sich der Motor dreht. Der Motor wird mit Gleichstrom (DC) von einem Gleichrichter oder einer Batterie betrieben und kann entweder einphasig oder dreiphasig sein.
Die Hauptkomponenten eines Elektromotors sind der Stator, der Kommutator und der Rotor. Der Rotor ist das Teil, das die mechanische Leistung erzeugt, und er besteht aus zwei elektrischen Komponenten: einem Satz Feldmagneten und Drahtwicklungen auf einem ferromagnetischen Kern. Wenn sich der Anker dreht, erzeugen die Magnetfelder der Magnete eine Lorentzkraft auf den Rotor, um ihn anzutreiben.
Um diese Felder zu erzeugen, wird ein Leiter namens Kupfer in Form von Spulen um einen ferromagnetischen Kern gewickelt. Wenn Strom durch den Leiter fließt, wird er magnetisch und erzeugt ein eigenes Magnetfeld. Der Leiter wird zum Magneten, weil gleiche Pole sich anziehen und entgegengesetzte Pole abstoßen. Wenn die beiden Enden des Kupferleiters zusammengeführt werden, werden sie durch die magnetische Kraft zwischen ihnen angezogen und zusammengezogen. Dadurch dreht sich der Rotor kontinuierlich.
Die Hauptkomponenten eines Elektromotors
Ein Kommutator ist ein rotierender elektrischer Schalter, der den Rotor mit Wechsel- oder Gleichstrom versorgt. Der Kommutator kehrt periodisch die Richtung des Stromflusses in der Rotorwicklung um, wenn sich die Welle dreht. Es besteht aus einem Zylinder aus mehreren metallischen Kontaktabschnitten auf dem Anker, gegen den elektrische Kontakte, sogenannte „Bürsten“, aus einem weichen leitfähigen Material wie Kohlenstoff gepresst werden. Bei jeder Drehung des Rotors stellen die Bürsten Gleitkontakt mit aufeinanderfolgenden Kommutatorsegmenten her und versorgen diese mit Strom.
Wenn sich der Rotor dreht, werden die Feldmagnete durch den durch sie fließenden elektrischen Strom auf die andere Seite des Rotors umgedreht. Dadurch werden die Pole der Magnetfelder umgedreht und eine Lorentzkraft wird auf den Rotor ausgeübt, um ihn am Laufen zu halten.
Gleichzeitig müssen auch die Leiter des Rotors mit Strom versorgt werden, um ein Drehmoment im Uhrzeigersinn zu erzeugen, das den Rotor beschleunigt und die mechanische Last dreht. Dazu wird der Rotorstab mit den Ringen an beiden Enden des Käfigläufers verbunden. Wenn Wechselstrom durch die Statorpole fließt, reagieren die Rotorstäbe auf das Feld und erzeugen ihr eigenes Drehmoment.
Um zu verhindern, dass der Rotor stoppt, besteht zwischen dem Käfigläufer und dem stationären Stator ein dünner Spalt, der als Luftspalt bezeichnet wird. Die Größe des Luftspalts beeinflusst die Leistung und wird daher normalerweise so klein wie möglich gehalten. Zu große Lücken verursachen Verluste in den leitenden Materialien und Rauschen, während zu kleine Lücken den Leistungsfaktor verringern, was die Effizienz verringert.