Elektromotory » Konštrukcia, spôsob fungovania a druhy

Aktualizované: 17. 5. 2023 | Doba potrebná na prečítanie: 17 minút

Vždy, keď sa v našom modernom svete niečo do pohybu alebo otočí obyčajným stlačením tlačidla, sú za tým väčšinou elektromotory. To si však v danej chvíli uvedomuje, ale len veľmi málo ľudí. A pritom sa stlačením tlačidla prebúdzajú dennodenne k životu kefky na zuby, mixéry, práčky, rolety, garážové vráta a obrovské množstvo ďalších elektrických prístrojov a strojov.

Táto zjavná nevšímavosť je do určitej miery ľahko pochopiteľná, pretože elektromotory plnia svoju úlohu často skryto, ticho a nenápadne, a to už dlhé roky.
V dnešnej dobe sa ale elektromotory znovu stávajú stredobodom pozornosti. Títo elektrickí siláci totiž neposkytujú len mechanickú silu. Sú taktiež na najlepšej ceste k tomu, aby nahradili spaľovacie motory v našich vozidlách. To je ďalší dôvod, prečo by sme sa téme elektromotorov mali venovať podrobnejšie.



Čo je elektromotor?

Elektromotor alebo tiež e-motor je jednoducho povedané elektromechanický menič, ktorý z elektrického výkonu vytvára mechanický výkon.
Z tohto dôvodu disponujú elektromotory aj prúdovým pripojením, ku ktorému je privádzaná elektrická energia.

Mechanický výstup, ktorý má vo svojom najjednoduchšom prevedení podobu hriadeľa, sa točí a slúži ako pohon pre stroje a prístroje.

Princíp fungovania elektromotora je založený na magnetickom pôsobení elektrického prúdu.



Kto vynašiel elektromotor?

Elektromotor nebol vynájdený jednou konkrétnou osobou. V skutočnosti sa na vývoji elektromotora podieľalo mnoho objavov a vynálezov od mnohých rôznych osôb:

V roku 1820 Hans Christian Ørsted objavil, že vodiče, ktorými preteká prúd, vytvárajú magnetické pole. Bol prvým, kto za pomoci elektrického prúdu vytvoril magnetické pole, ktorým rozhýbal strelku kompasu. V rovnakom roku vynašiel Francúz André-Marie Ampére solenoid.

V roku 1821 predstavil Michael Faraday výsledky svojej práce v oblasti „elektromagnetickej rotácie“. V jeho konštrukciách rotoval pohyblivý vodič okolo pevného magnetu, resp. pohyblivý magnet okolo pevného vodiča.

V roku 1822 zostavil matematik a fyzik Peter Barlow koleso, ktoré bolo po ňom pomenované – Barlowovo koleso. Koleso s kovovými ráfikmi sa otáčalo medzi pólovými nástavcami magnetu v tvare písmena U.

V roku 1825 vynašiel William Sturgeon prvý funkčný elektromagnet so železným jadrom na zosilňovanie magnetického poľa.

V roku 1832 Hippolyte Pixii zostavil prvé rotačné zariadenie na výrobu striedavého prúdu.

V roku 1834 vyvinul Moritz Herman Jacobi prvý rotačný elektromotor, ktorého výkon dosahoval asi 15 wattov. Jeho druhý motor, ktorý predstavil verejnosti v roku 1838, vykazoval výkon už 300 W a našiel využitie na lodi.

V roku 1839 zostavil M. H. Akobi motor s výkonom 1000 W.

Ale aj ďalší vynálezcovia, napríklad Škót Robert Davidson a Holanďania Christopher Becker a Sibrandus Stratingh experimentovali a vyvíjali elektromotory v rovnakom čase.

Až v roku 1866, keď bola možná výroba elektrickej energie vo veľkom, začal sa elektromotor stále viac presadzovať a krok za krokom začal porážať do tej doby používané parné stroje.



Ako funguje elektromotor?

Súčasti elektromotora

Pri elektromotore sa využíva skutočnosť, že sa magnety, podľa toho, ako sú k sebe otočené, vzájomne ovplyvňujú.
Rovnaké póly magnetov sa vzájomne odpudzujú a odlišné póly sa vzájomne priťahujú.

Aby sme mohli zostaviť elektromotor, potrebujeme v prvom rade permanentný magnet(1) určitého konštrukčného tvaru.
Medzi póly permanentného magnetu je uložené otočné železné teleso (2), okolo ktorého je ovinutá cievka z izolovaného medeného drôtu (3).


Pôsobenie magnetickej sily

Ak cievkou preteká jednosmerný prúd, vytvára cievka magnetické pole a železné jadro sa stane elektromagnetom. Polarita elektromagnetu, teda orientácia severného a južného pólu, závisí od smeru, ktorým cievkou preteká prúd.

Orientácia elektromagnetu

Pretože je elektromagnet uložený tak, aby sa mohol otáčať, nasmeruje sa preto tak, aby sa nerovnaké póly oboch magnetov nachádzali vždy oproti sebe.


Zotrvanie v kľudovej polohe

Kým nie je vypnutý prúd, zostáva elektromagnet stáť v tejto polohe, pretože je v tejto polohe držaný magnetickými silami.
 


Vznik rotačného pohybu

Aby sa elektromagnet nepretržite otáčal ďalej, je potrebné vykonať prepólovanie.
To sa robí jednoducho zmenou smeru prúdu v cievke. Túto úlohu preberá zberný krúžok (kolektor), ktorý je s cievkou spojený a ku ktorému sú pripojené oba kontakty s napájacím napätím.

Krátko predtým, než elektromagnet dosiahne svoju optimálnu orientáciu, prúd sa prostredníctvom zberného krúžku vypne a hneď nato sa znovu zapne s opačnou polaritou (pozri animácie).

So zmenou smeru prúdu sa prepóluje magnetické pole elektromagnetu. Proti sebe sa tak ocitnú rovnaké magnetické póly, ktoré sa všetkou svojou silou vzájomne odpudzujú.

Kotva sa točí ďalej, až kým sa po štvrtine otáčky odlišné magnetické póly znova nepritiahnu. Krátko pred optimálnym vyrovnaním sa prúd znova prepóluje a proces začína odznova.

Poznámka: Smer otáčania

Smer otáčania motora závisí na polarite batérie (jednosmerné napätie) na kĺzných kontaktoch. Ak napätie prepólujeme, zmení sa aj smer otáčania motora. Rýchlosť otáčania závisí od veľkosti prevádzkového napätia. Čím je napätie vyššie, tým sa motor otáča rýchlejšie. Nesmie však dôjsť k prekročeniu maximálneho prípustného prevádzkového napätia motora.



Čo je stator elektromotora?

Slovo Stator je odvodené z latinského „stare“, čo znamená „stáť pokojne “. Ako stator sa označuje nepohyblivá časť elektromotora.

Stator môže byť tvorený buď permanentným magnetom alebo elektromagnetom.

V prípade dvojpólových motorov je stator pevne spojený s vonkajším plášťom motora. V prípade motorov s rotačným plášťom sa stator nachádza vo vnútri motora.

Plášť motora (vľavo) s miskovitými magnetmi tvorí stator.



Čo je rotor elektromotora?

Ako rotor alebo tiež kotva sa označuje otáčajúca sa časť elektromotora.
Rotor sa spravidla skladá z hriadeľa motora, kotvy zo železného plechu, cievky s rôznymi závitmi a zo zberného krúžku na prenos prúdu. Okrem toho sa na kotvu pripevňujú ešte lopatkové kolesá, ktorými sa motor počas prevádzky chladí.

Alternatívne je možné namiesto cievky rotora použiť aj permanentné magnety kruhového tvaru. V takom prípade odpadajú zberný krúžok a klzné kontakty. Cievka motora je potom integrovaná v statore. Tieto bezkefové motory sa často používajú v modelárstve, avšak nie je možné ich prevádzkovať s jednosmerným napätím.

Rotor 230V motora z mini-vŕtačky.



Čo je bubnová kotva?

Elektromotor s iba 2pólovou kotvou by mal rozhodujúcu nevýhodu. V polohe, kde dochádza k prepólovaniu cievky, nemajú kontakty na zbernom krúžku po krátku dobu žiadne spojenie s cievkou.

Akonáhle dôjde k vypnutiu napájania, zostávajú 2pólové motory s obľubou stáť presne v tejto polohe. Príčinou je zvyškový magnetizmus kotvy.
Hneď ako sa napájanie znovu zapne, motor sa nemôže rozbehnúť. Preto sa v praxi používajú motory s tromi alebo viacerými pólmi.

Tieto kotvy sa tiež nazývajú bubnové kotvy.
Bez ohľadu na to, v akej polohe kotva je, akonáhle sa zapne napätie, prúd preteká cievkami kotvy. Motor sa vďaka tomu spoľahlivo rozbehne.

Elektromotor s trojpólovou kotvou.



Aká je funkcia komutátora pri elektromotore?

Pretože sa cievka kotvy v rotore otáča, nemôže byť pevne pripojená zvonku. Kontakt zaisťuje zberný krúžok. Zberný krúžok na kotve sa taktiež nazýva komutátor.

Prostredníctvom zberného krúžku sú cievky kotiev napájané prúdom v správnom smere. Komutácia má však aj rozhodujúce nevýhody. Podlieha opotrebovaniu a na klzných kontaktoch vznikajú iskry.
Aby sa tieto efekty pri vyšších prenášaných prúdoch udržali pokiaľ čo možno na najnižšej úrovni, používajú sa klzné kontakty alebo uhlíky motora z grafitu.
Ku grafitu sa čiastočne primiešavajú kovové komponenty ako meď, molybdén alebo striebro.

Na komutátore sú stopy uhlíkov motora dobre viditeľné.



Čo je to asynchrónny motor s obežným rotorom (kotvou)?

Vyššie spomínané a vyobrazené elektromotory majú kotvu so závitmi vodiča a železným jadrom. Napriek tomu, ako dobre funguje zväzkovanie a zosilňovanie magnetického poľa za použitia železného jadra, je tu potrebné počítať aj s niektorými nevýhodami.

Neustále magnetické prepólovanie vyžaduje energiu a vytvára škodlivé vírivé prúdy. Aby sme sa týmto vírivým prúdom, pokiaľ je to možné vyhli, je železné jadro zostavené z jednotlivých elektricky vodivých plieškov, ktoré sú vzájomne elektricky izolované.

Pretože je železné jadro zmagnetizované permanentným magnetom, vykazuje motor tzv. aretačný alebo bez-prúdový moment. Aretačný moment je dobre znateľný, keď výkonný elektromotor s trojpólovou bubnovou kotvou otáčame rukou. Navyše tu kvôli nezanedbateľnej hmotnosti železného jadra pôsobí určitá zotrvačnosť pri rozbehu motora a pri zmene počtu otáčok.

Riešenie: Motor s kotvou, bez železného jadra


Asynchrónny motor s obežným rotorom (kotvou) bez železného jadra (coreless)

Naproti tomu u asynchrónneho motora s obežným rotorom sa kotva skladá zo špeciálne tvarovanej a samonosnej cievky (8) bez železného jadra.
Cez kolektorovú dosku (3) je cievka spojená s kolektorom (2) a hriadeľom motora (9).

V strede cievky sa nachádza permanentný magnet (10), u ktorého slúži plášť motora (4) ako magnetický uzáver.

Vďaka tejto mechanickej konštrukcii má asynchrónny motor s obežným rotorom rozhodujúce výhody:

1) Pripojovacia doska | 2) Kolektor | 3) Kolektorová doska | 4) Plášť motora | 5) Príruba motora | 6) Guľôčkové ložisko | 7) Uhlíkové kefky | 8) Samonosná cievka | 9) Hriadeľ motora | 10) Permanentný magnet


Výhody a nevýhody asynchrónnych motorov s obežným rotorom (kotvou)

Nedochádza k stratám v jadre

Vďaka tomu, že sa nepoužíva železné jadro, nedochádza ani k stratám v jadre. Vďaka tomu je aj účinnosť výrazne vyššia, čo sa odráža na nízkom prúde naprázdno. Krútiaci moment je proporcionálny voči prúdu a je možné použiť extrémne silné permanentné magnety, pretože chýba železné jadro, ktoré by sa inak mohlo magneticky presýtiť.

Žiadny aretačný/bezprúdový moment

Pretože chýba železné jadro, nemá motor ani aretačný/bezprúdový moment. To umožňuje hladký chod aj pri nízkych otáčkach. Pri vysokých otáčkach spôsobuje motor menej vibrácií a vykazuje pokojnejší chod. Pretože sa motor navyše zastavuje v ľubovoľnej polohe, je možné vykonávať jemnú reguláciu.

Žiadna zotrvačnosť

Vďaka veľmi nízkej hmotnosti kotvy v porovnaní s bežným motorom so železným jadrom sa môže asynchrónny motor s obežným rotorom (kotvou) rozbehnúť veľmi rýchlo a dynamicky reaguje na zmeny otáčok. Koncepcia motora navyše umožňuje kompaktné konštrukčné prevedenie a vysoký krútiaci moment v pomere k veľkosti motora.


Nižšia indukčnosť

Vďaka chýbajúcemu železnému jadru je indukčnosť asynchrónneho motora s obežným rotorom nižšia, čo obmedzuje tvorbu iskier. Tým sa znižuje opotrebenie a motor je možné ľahšie odrušiť.

Nízka termická zaťažiteľnosť

Na druhej strane má asynchrónny motor s obežným rotorom (kotvou) tiež niektoré negatíva. Napríklad termická zaťažiteľnosť kotvy nie je taká vysoká, pretože sa tu nepoužíva železné jadro, ktoré by prebytočnú tepelnú energiu absorbovalo.



Aké druhy elektromotorov existujú?

V súčasnej dobe existujú najrôznejšie druhy elektrických motorov. Asi najpodstatnejší rozdiel medzi jednotlivými typmi spočíva v ich napájaní. Pritom už počas konštrukcie sa stanoví, či bude motor napájaný jednosmerným prúdom, striedavým prúdom alebo trojfázovým prúdom.

Ale taktiež vytvorenie potrebného magnetického poľa prebieha u príslušných motorov rôznym spôsobom. Okrem silných permanentných magnetov sa v závislosti od účelu použitia využívajú aj elektromagnety. V najjednoduchšom prípade sa cez železné jadro z plechových dosiek ovinie medený drôt, čím vznikne cievka, ktorá vytvára potrebné magnetické pole.
Rozdiely medzi najbežnejšími typmi elektromotorov a rôznymi konštrukčnými tvarmi sú podrobnejšie popísané v nasledujúcich kapitolách.



Čím sa líšia jednosmerné a striedavé motory?

Ako sme už spomínali, sú jednosmerné motory prevádzkované s permanentným magnetom ako statorom. Ak sa prevádzkové napätie rotora prepóluje, zmení sa smer otáčania motora.

Striedavý motor so statorovým vinutým v hornej oblasti.

Pokiaľ by bol jednosmerný motor prevádzkovaný so striedavým napätím 50 Hz, nemôže rotor zmeniť smer otáčania 100-krát za sekundu. V tomto prípade by sa rotor netočil, ale vydával by iba bručanie.

Aby k tomu nedochádzalo, musí sa magnetické pole statora zmeniť v rovnakom 50Hz rytme ako rotor.

V praxi toho dosahujeme tak, že pre stator nepoužívame permanentný magnet, ale paket tvorený prúžkami plechu, ktorý je vybavený budiacim vinutím. Magnetické polia statora a rotora sa potom menia synchrónne 100-krát za sekundu, vďaka čomu môže motor bežať nepretržite v jednom smere.
Ak je statorové vinutie a vinutie kotvy zapojené za sebou (zapojené do radu/sériové zapojenie), označuje sa motor ako sériový motor alebo hlavný sériový motor. Tieto typy motorov sa používajú pri domácich spotrebičoch, ako sú mixéry alebo vysávače. Pokiaľ je statorové vinutie a vinutie kotvy zapojené paralelne, označuje sa motor tiež ako derivačný motor.



Čo je trojfázový motor?

Pokiaľ je potrebný väčší výkon, napr. v priemysle, pri výrobe alebo pri elektrických strojoch, nie sú elektromotory napájané striedavým napätím, ale trojfázovým striedavým prúdom, nazývaným tiež „trojfázový prúd“. V praxi sa najlepšie osvedčili rotory nakrátko (klietkové rotory), pretože neobsahujú žiadne opotrebiteľné diely a majú extrémne jednoduchú údržbu.

Čo je presne trojfázový prúd?

Pri elektrickom napájaní budov poskytuje dodávateľ energie tri fázy (vodiče).

Pre elektroinštalácie sa využíva rozdiel napätia medzi jednou z troch fáz (L1, L2 alebo L3) a neutrálnym vodičom (N). Napätie v tomto prípade je 230V.

Pretože sú tieto tri fázy vzájomne časovo posunuté o 120°, je možné medzi fázami namerať rozdiel napätia 400V.

Tri fázy L1, L2 a L3 sú vzájomne posunuté o 120°.


Princíp fungovania trojfázového motora

Pokiaľ sa tri drôtené cievky (SP1 až SP3) usporiadajú do trojuholníka a spoja sa tromi fázami, vytvárajú cievky magnetické pole, ktoré sa „otáča“ v rytme sieťovej frekvencie.

Potom už len zostáva namontovať doprostred cievok magnetický rotor, ktorý bude „unášaný“ otáčajúcim sa magnetickým poľom.

Z tohto dôvodu sa trojfázový motor zaobíde bez komutátora, čo výrazne zjednodušuje jeho konštrukciu.

Tým sa aj servisné a údržbárske práce obmedzujú na minimum.


Konštrukcia trojfázového motora

Rotor sa skladá z hriadeľa (1) s okrúhlymi a vzájomne izolovanými železnými lamelami (2). V rotore je uložených viac masívnych kovových tyčí (na obrázku nie sú viditeľné), ktoré slúžia ako vodiče prúdu. Na oboch stranách rotora sú kovové tyče vodivo spojené (vyskratované) vždy s jednou kovovou doskou (3). Takto vytvorená Faradayova klietka dala vzniknúť označenie rotor nakrátko alebo klietkový rotor.

Magnetické pole statorových cievok (4) indukuje vo vodičoch rotorovej klietky prúd, ktorý na svojej strane taktiež vytvára magnetické pole. Vzájomné ovplyvňovanie magnetických polí spôsobí, že sa rotor začne otáčať.
Smer otáčania závisí od poradia posunutia fáz na vodičoch a je možné ho zmeniť zámenou dvoch vodičov.

Rozložený trojfázový motor s vinutím kotvy a rotor.


Zapojenie do hviezdy / do trojuholníka

Z dôvodu vysokého nábehového prúdu sa výkonné trojfázové motory spúšťajú v zapojení do hviezdy (nákres A). Vďaka tomu sú vždy dve z troch cievok (SP1 až SP3) usporiadané v sérii medzi fázami. Keď sa motor dostane na požadované otáčky, nasleduje prepnutie na zapojenie do trojuholníka (nákres B), aby mohol motor odovzdať plný výkon.

Počet otáčok závisí od sieťovej frekvencie a od počtu dvojíc cievok. Motor so štyrmi pármi cievok má v súlade s nižšie uvedeným vzorcom pevný počet otáčok a to 750 otáčok (50 Hz x 60 sekúnd za minútu = 3 000 : 4 páry cievok) za minútu.

Schéma zapojenia do hviezdy/ do trojuholníka.

Pokiaľ je nutná regulácia otáčok, je potrebné použiť frekvenčné meniče. Frekvenčné meniče menia pevnú frekvenciu striedavého napätia v napájacej sieti na variabilnú frekvenciu pre pripojený motor. Pretože rotor dobieha magnetické pole statora a nie je synchrónny, sú tieto motory nazývané aj ako asynchrónne motory. Naproti tomu u synchrónneho motora sa rotor otáča synchrónne s krútiacim poľom statora. Synchrónne motory však majú oveľa zložitejšiu konštrukciu.



Čo je reluktančný motor?

Reluktančná sila sa označuje aj ako Maxwellova sila. Je vždy nasmerovaná tak, aby sa znižoval magnetický odpor a aby sa zvyšovala indukčnosť.

To je možné najlepšie popísať na príklade cievky (1) otvoreného obdĺžnikového tvaru (2) zo železných plieškov. Pokiaľ cievkou preteká prúd, cievka vytvára magnetické pole.

Siločiary magnetického poľa (zakreslené na červeno) sú zväzkované a vedené obdĺžnikovým železným jadrom.

Avšak medzera v otvorenom obdĺžniku predstavuje významný magnetický odpor.


Využitie reluktančnej sily

Vyrovnanie rotora

Pokiaľ sa ale v medzere nachádza otočná časť prstencového jadra (3), je uvedená do pohybu reluktančnou silou (viď nákres A).


Vyrovnaný rotor

Časť (3) sa potom vyrovná tak, že sa magnetický prstenec zavrie a vznikne najmenší možný odpor (pozri nákres B).


Princíp fungovania reluktančného motora

Reluktančný motor pracuje na presne rovnakom princípe. Vždy dva póly statora tvoria otvorený prstenec magnetického jadra a dva póly rotora fungujú ako pohyblivá časť, ktorou sa magnetický prstenec uzatvára.


Konštrukcia reluktančného motora

Reluktančný motor je skonštruovaný podobne ako trojfázový motor. Vo vonkajšej, pevnej časti (statora) sú umiestnené závity cievky, ktoré vytvárajú potrebné magnetické pole.

Rotor reluktančného motora však nie je dimenzovaný ako rotor nakrátko. Oveľa viac sa rotor vyrovnáva podľa magnetických siločiar na póloch statora.

Okrem toho pozostáva z mnohých na seba navrstvených železných plieškov, ktoré vykazujú určitý tvar. Mostíky z kovu slúžia ako vodiče pre magnetický tok a medzipriestory slúžia ako neprekonateľná bariéra pre magnetické siločiary.

Vďaka jednoduchej konštrukcii je možné motor vyrobiť lacno a pretože sa v kotve, resp. rotoru nenachádzajú vodiče, nedochádza taktiež k stratám vo vedení. Vďaka tomu môže motor pracovať nanajvýš efektívne. Obzvlášť v oblasti čiastočnej záťaže vykazuje reluktančný motor oveľa vyšší stupeň účinnosti ako bežné trojfázové motory s rotorom nakrátko.


Fungovanie reluktančného motora

Aby sme si mohli názorne vysvetliť princíp fungovania reluktančného motora, uvádzame v tomto príklade iba 12 cievok/pólov v statore. V praxi sa však používa oveľa viac cievok, takže ich póly ležia oveľa bližšie vedľa seba. V takom prípade vedú magnetické siločiary aj všetky mostíky rotora.

Cievky s rovnakou farbou sú vzájomne prepojené a sú vždy ovládané súčasne. Akonáhle prúd preteká modrými cievkami, vytvorí sa na obrázku zakreslené magnetické pole (červené línie) podľa smeru vinutia cievok. Rotor sa potom neodkladne vyrovná podľa magnetických polí.

Ak sú modré cievky vypnuté a žlté cievky zapnuté, rotor sa znovu vyrovná a otočí sa mierne v smere hodinových ručičiek. To isté sa stane, keď sa vypnú žlté cievky a zapnú zelené cievky.

V praxi sú cievky riadené pomocou frekvenčného meniča. Smer otáčania rotora a tiež rýchlosť točivého poľa je tak možné individuálne nastaviť a ovládať. Pretože sa rotor vždy vyrovná podľa magnetického poľa, beží synchrónne s točivým poľom.

Reluktančné motory sa používajú pre ventilátory, čerpadlá a pohony strojov. Ďalšou oblasťou použitia reluktančných motorov sú elektromobily. V tomto prípade sa do rotora vkladajú ešte výkonnejšie permanentné magnety, aby sa zvýšil krútiaci moment a efektivita. Tieto motory sa potom označujú ako hybridné motory a v malom prevedení sa po svete rozšírili ako krokové motory.



Čo je kapacitný motor?

Kapacitný motor je striedavý motor, ktorý je dimenzovaný pre menšie výkony. Radí sa do skupiny asynchrónnych motorov a je napájaný striedavým napätím 230 V. Konštrukcia kapacitného motora je založená na motore s rotorom nakrátko s klietkovým rotorom. Kapacitný motor má však iba jedno hlavné vinutie (SP1) a jedno mechanicky o 90° presadené vedľajšie vinutie (SP2). Aby sa mohol rotor dať do pohybu, musí sa nárast napätia vo vedľajšom vinutí uskutočniť s časovým posunom. To sa dosahuje tak, že sa kondenzátor (K) s pomocným vinutím zapojí do série. Jalový prúd, ktorý vzniká neustálym nabíjaním rôznych strán kondenzátora v rytme 50Hz, vytvára posunutie fáz o 90° v pomocnom vinutí a s tým aj nabehnutie motora.

Pripojenie kapacitného motora

Zapojenie kapacitného motora.


Príklad použitia v kompresore

Kondenzátor sa nachádza nad motorom.


Z dôvodu zapojenia oboch cievok a kondenzátora bol pri výrobe motora stanovený smer otáčania. Tento smer otáčania motor vždy zachová, bez ohľadu na to, v akej polohe je zástrčka zasunutá do zásuvky.

Unser Praxistipp: Störungsursachen

Kapacitné motory majú rovnako robustnú, jednoduchú konštrukciu, ktorá nevyžaduje údržbu, podobne ako trojfázové motory. Z tohto dôvodu je pri elektrickej poruche málokedy zasiahnuté vinutie motora. Vo väčšine prípadov je príčinou poruchy kondenzátor. A najlepšie na tom je, že sa u väčšiny motorov dajú kondenzátory vymeniť bez veľkej námahy a s nízkymi nákladmi.



Čo je to brushless elektromotor?

Brushless elektromotory sú v princípe trojfázové motory, ktoré sa používajú ako pohony ovládacej techniky, ako pohony vozidiel a tiež v oblasti modelárstva. Pretože motory nemajú uhlíkové kefy, nedochádza ani k tvorbe iskier, čo ruší diaľkové ovládanie alebo riadiacu elektroniku.

Motory rozlišujeme podľa ich konštrukcie na dvojpólové motory a motory s rotačným plášťom.

Dvojpólové motory

V prípade dvojpólových motorov sa statorové vinutia nachádzajú mimo v pevne namontovanom plášti. Rotor sa skladá z permanentného valcového magnetu, ktorý sa otáča okolo plášťa.


Motory s rotačným plášťom

U motorov s rotačným plášťom je to presne obrátene. Stator s cievkami predstavuje pevnú vnútornú časť motora. Plášť motora s permanentnými magnetmi na vnútornej strane je uložený otočne a obklopuje stator.


Z dôvodu svojej konštrukcie vykazujú dvojpólové motory vysoké otáčky a skôr nízky krútiaci moment. Naproti tomu majú motory s rotačným plášťom vysoký krútiaci moment, ale nie tak vysoké otáčky.

Aby mohli byť brushless elektromotory efektívne využívané, sú potrebné špeciálne kontrolóry motora, ktoré z jednosmerného napätia hnacieho akumulátora vytvoria umelý trojfázový prúd s tromi „fázami“. V oblasti modelárstva sa na to používajú špeciálne brushless regulátory otáčok   (ESC = Electronic Speed Controller). Informáciu o tom, ako rýchlo má motor bežať, dostane regulátor otáčok z prijímača.
Ak chcete zmeniť smer otáčania, stačí, keď jednoducho zameníte dva z troch vodičov.



Čo je krokový motor?

Krokový motor je v zásade brushless elektromotor, ktorý má konštrukciu dvojpólového motora.

Na základe svojej konštrukcie a ovládania je schopný uskutočňovať definované rotačné pohyby (uhol kroku) 1,8 stupňov alebo menej.

Krokové motory sú napájané jednosmerným napätím, ktoré musí byť privádzané na cievky motora presne stanoveným spôsobom a v presne stanovenom poradí.

Z tohto dôvodu sú krokové motory ovládané elektronicky. Krokové motory existujú v rôznych konštrukčných tvaroch:

Reluktančný krokový motor

Pri tomto motore pozostáva rotor z ozubeného mäkkého železného jadra a vo vnútri ozubeného statora. Pri zapnutí statorového prúdu sa rotor vždy vyrovná tak, aby sa zuby rotora a statora nachádzali oproti sebe, čím pre magnetický tok vzniká najmenší možný odpor.


Krokový motor s permanentným magnetom

V prípade krokového motora s permanentným magnetom pozostáva rotor zo silného magnetu, ktorý sa vyrovná podľa magnetického poľa statora. V prípade krokového motora s permanentným magnetom je možný počet pólov obmedzený, čo taktiež vedie k obmedzenému rozlíšeniu krokov otáčania.


Hybridné krokové motory

Pri hybridných krokových motoroch sa spája technika reluktančného motora a krokového motora s permanentným magnetom. To vedie ku krokovému motoru so silným krútiacim momentom s vysokým rozlíšením krokov.


Spôsob fungovania krokových motorov

Bipolárny krokový motordve cievky, z ktorých každá má dve prípojky. Z tohto dôvodu majú bipolárne krokové motory 4 pripojovacie káble, ktoré sú vyvedené von. V prípade unipolárneho krokového motora majú obe cievky vždy ešte ďalšie vývody z vinutia, ktoré sú tiež vedené von. Z tohto dôvodu majú unipolárne krokové motory šesť pripojovacích káblov.

V princípe ale nehrá žiadnu úlohu, či sú u bipolárneho krokového motora cievky prepólované alebo či je u unipolárneho krokového motora na jednotlivých stranách vždy polovica cievky napájaná prúdom. Všeobecný spôsob fungovania je vždy rovnaký.

Nasledujúci obrázok zachytáva spôsob fungovania unipolárneho krokového motora v plnokrokovom režime, pri ktorom prúd preteká vždy dvoma cievkami (krok 1–4).

Krokový motor v plnokrokovom režime

V uvedenom príklade má motor štyri póly a rotor dva póly, čím pri každom kroku dochádza k otočeniu o 90°. Pretože sú prúdom napájané vždy dve cievky súčasne, je krútiaci moment rotora príslušne veľký.

Krok 1


Krok 2


Krok 3


Krok 4


Krokový motor v polokrokovom režime

V polokrokovom režime je medzi plnými krokmi vždy jedna cievka odpojená. Pri rovnakej konštrukcii sa tým počet krokov zdvojnásobuje. Avšak krútiaci moment je pri polovičných krokoch nižší, pretože je nižšia aj magnetická sila na rotor.

Krok 1


Krok 2


Krok 3


Krok 4


Krok 5


Krok 6


Krok 7


Krok 8


Konštrukcia krokového motora

Pri zodpovedajúcej konštrukcii je možné realizovať bežne dostupný krokový motor s napr. 200 krokmi na otáčku.

Výsledkom je uhol kroku 1,8° na krok.

Riadenie krokového motora preberá mikro-kontrolór, ktorý riadi poradie krokov podľa požiadaviek aplikácie.

Ovládač motora preberá spínacie funkcie statorových cievok a poskytuje potrebný prúd.

 



Čo je prevodový motor?

Prevodový motor pozostáva buď z jednosmerného alebo striedavého motora, na ktorom je prírubou pripojená prevodovka. Vďaka prevodovke sa zníži počet otáčok motora a súčasne sa zvýši krútiaci moment. Prevodové motory sa používajú prioritne v transportnej technike a v strojárstve, kde sú žiaduce pomalé pohyby a vysoký nástup sily. Ale aj v modelárstve, napríklad ako hnacie motory pre pásové vozidlá, sa používajú prevodové motory. Ako konštrukčné tvary prevodovky sa prednostne používajú planétové prevodovky, šnekové prevodovky alebo aj prevodovky s čelným ozubeným kolesom.


Motor s planétovou prevodovkou

Motory s planétovou prevodovkou nemajú presadenie medzi hriadeľom motora a výstupným hriadeľom.



Motor so šnekovou prevodovkou

V prípade šnekovej prevodovky je pohon prevodovky presadený o 90° voči hriadeľu motora.


Motor s čelným ozubeným prevodom

Čelné ozubené prevody majú jednoduchú konštrukciu, sú robustné a majú vysokú účinnosť.


V závislosti od potrebného výkonu a účelu použitia sa pri prevodových motoroch používajú jednosmerné motory, striedavé motory aj trojfázové motory.



Oblasti použitia elektromotorov