Kaj je električni motor?

Kako spraviti stvari v gibanje in jih obdržati v gibanju, ne da bi premaknili mišico? Medtem ko parni stroji ustvarjajo mehansko energijo s pomočjo vroče pare ali, natančneje, s pritiskom pare, električni motorji kot vir uporabljajo električno energijo. Zato se elektromotorji imenujejo tudi elektromehanski pretvorniki.

Nasprotni del elektromotorja je generator, ki ima podobno strukturo. Generatorji pretvarjajo mehansko gibanje v električno energijo. Fizikalna osnova obeh procesov je elektromagnetna indukcija. V generatorju se inducira tok in ustvarja električna energija, ko je vodnik v gibljivem magnetnem polju. V elektromotorju pa vodnik, po katerem teče tok, inducira magnetno polje. Njuni izmenični sili privlačnosti in odbojnosti ustvarjata osnovo za ustvarjanje gibanja.

Kako deluje električni motor?

Katere vrste elektromotorjev so na voljo?

Vsi izumi so se začeli z enosmernim motorjem. Danes pa se v industriji najpogosteje uporabljajo izmenični elektromotorji različnih izvedb. Vsem je skupen rezultat: Vrtilno gibanje osi motorja. Delovanje izmeničnih motorjev temelji na elektromagnetnem načelu delovanja enosmernega motorja.

Motorji za enosmerni tok

Kot večina elektromotorjev so tudi motorji na enosmerni tok sestavljeni iz nepremičnega dela, statorja, in premičnega dela, rotorja. Stator je sestavljen iz električnega magneta, ki se uporablja za indukcijo magnetnega polja, ali iz trajnih magnetov, ki neprekinjeno ustvarjajo magnetno polje. V notranjosti statorja se nahaja rotor, imenovan tudi armatura, ki ga ovija tuljava. Če je tuljava priključena na vir enosmernega toka (baterijo, akumulator ali enoto za napajanje z enosmerno napetostjo), ustvari magnetno polje in feromagnetno jedro rotorja se spremeni v elektromagnet. Rotor je premično nameščen prek ležajev in se lahko vrti tako, da se poravna s privlačnimi, tj. nasprotnimi poli magnetnega polja - s severnim polom armature nasproti južnemu polu statorja in obratno.

Da bi rotor sprožil neprekinjeno vrtilno gibanje, je treba magnetno poravnavo vedno znova obrniti. To dosežemo s spreminjanjem smeri toka v tuljavi. Motor ima v ta namen tako imenovani komutator. Oba napajalna kontakta sta povezana s komutatorjem, ki prevzame nalogo spreminjanja polaritete. Spreminjajoče se privlačne in odbojne sile zagotavljajo, da se armatura/rotor še naprej vrti.

Motorji na enosmerni tok se večinoma uporabljajo v aplikacijah z nizko nazivno močjo. To so manjša orodja, dvigala, dvigala ali električna vozila.

Asinhronski motorji na izmenični tok

Motor na izmenični tok namesto enosmernega potrebuje trifazni izmenični tok. Pri asinhronskih motorjih je rotor tako imenovani rotor s kletko. Vrtenje je posledica elektromagnetne indukcije tega rotorja. Stator vsebuje navitja (tuljave), ki so za vsako fazo trifaznega toka zamaknjena za 120° (trikotnik). Ko so ta navitja priključena na trifazni tok, vsako od njih ustvari magnetno polje, ki se vrti v ritmu časovno zamaknjene omrežne frekvence. Ta magnetna polja nosijo elektromagnetno inducirani rotor in ga vrtijo. Komutator kot pri enosmernem motorju tako ni potreben.

Asinhronski motorji so znani tudi kot indukcijski motorji, saj delujejo le prek elektromagnetno inducirane napetosti. Delujejo asinhrono, ker obodna hitrost elektromagnetno induciranega rotorja nikoli ne doseže hitrosti vrtenja magnetnega polja (vrtilnega polja). Zaradi tega zdrsa je izkoristek asinhronskih izmeničnih motorjev manjši od izkoristka motorjev na enosmerni tok.

Sinhronski motorji na izmenični tok

Pri sinhronih motorjih je rotor namesto navitij ali prevodnih palic opremljen s trajnimi magneti. Na ta način lahko izpustimo elektromagnetno indukcijo rotorja in rotor se sinhrono vrti brez zdrsa z enako obodno hitrostjo kot magnetno polje statorja. Učinkovitost, gostota moči in možne hitrosti so tako pri sinhronskih motorjih bistveno večje kot pri asinhronskih motorjih. Vendar pa je načrtovanje sinhronih motorjev tudi veliko bolj zapleteno in dolgotrajno.

Linearni motorji

Poleg rotacijskih strojev, ki se večinoma uporabljajo v industriji, so potrebni tudi pogoni za gibanje po ravnih ali ukrivljenih tirih. Takšni profili gibanja se pojavljajo predvsem v obdelovalnih strojih ter sistemih za pozicioniranje in rokovanje.

Rotacijski elektromotorji lahko svoje rotacijsko gibanje pretvorijo v linearno gibanje tudi s pomočjo zobniške enote, torej ga lahko povzročijo posredno. Pogosto pa nimajo potrebne dinamike za izvedbo posebej zahtevnih in hitrih "translacijskih" gibov ali pozicioniranja.

Tu pridejo v poštev linearni motorji, ki translacijsko gibanje povzročajo neposredno (neposredni pogoni). Njihovo funkcijo je mogoče izpeljati iz rotacijskih elektromotorjev. To storite tako, da si predstavljate, da je vrteči se motor "odprt": Prej okrogli stator postane ravna potovalna razdalja (tirnica ali tirnica), ki jo premagujemo. Magnetno polje se nato oblikuje vzdolž te poti. V linearnem motorju rotor, ki ustreza rotorju v trifaznem motorju in se tam vrti v krogu, vzdolžno premikajoče se magnetno polje statorja kot tako imenovani voziček ali prevajalnik potegne čez potovalno razdaljo v ravni črti ali v krivinah.

Kdo je izumil električni motor?

Izuma električnega motorja ni mogoče pripisati eni sami osebi. Njegovo odkritje je bilo rezultat raziskav več izumiteljev. V 19. stoletju je zanimanje za elektrotehniko vse bolj naraščalo in navduševalo raziskovalce po vsem svetu. Eden za drugim so se pojavljali novi izumi.

Ker so bili prvi elektromotorji odvisni od tokov cinkanih baterij, je bilo treba prehoditi še dolgo pot, preden so lahko resno konkurirali prevladujočim parnim strojem. To se je spremenilo z razvojem prvih generatorjev električne energije.

Vendar so tudi tu obstajale omejitve. Enosmernega toka, ki so ga proizvajali generatorji, ni bilo mogoče prenašati na dolge razdalje. Preboj se je zgodil šele z uvedbo izmeničnega in trifaznega toka, ki ga je bilo mogoče prenašati na dolge razdalje brez velikih izgub, in z izumom motorja na izmenični tok.

Tukaj je majhen, ne popoln vpogled v zgodovinske podatke in dejstva:

• Leta 1800 je italijanski profesor fizike Alessandro Volta skonstruiral Voltaicov kup, ki je dobil ime po njem. Ta je lahko neprekinjeno proizvajala električno energijo - šlo je za prvo delujočo baterijo, sestavljeno iz kupa bakrenih in cinkovih plošč, ki so bile naložene druga na drugo.
• 1820: Fizikalna osnova elektromotorja je elektromagnetizem, ki ga je odkril danski fizik, kemik in naravoslovec Christian Ørsted. Ugotovil je, da se okoli vodnika, ki ga obdaja elektrika, oblikuje magnetno polje.
• 1821: Angleški naravoslovec Michael Faraday je kmalu zatem odkril elektromagnetno vrtenje. S pomočjo trajnega magneta je vodnik, po katerem teče tok, spravil v rotacijsko gibanje in tako ustvaril osnovo za razvoj elektromotorja.
• 1822: Barlowovo kolo, poimenovano po angleškem matematiku in fiziku Petru Barlowu, sega v njegov čas. Uspelo mu je vrteti napravo s pomočjo enosmernega toka.
• Leta 1831, deset let po odkritju elektromagnetnega vrtenja, je Michael Faraday uspešno izvedel poskus, v katerem mu je uspelo ustvariti električni tok s spremenljivim magnetnim poljem. Izum elektromagnetne indukcije sega k njemu in je ustvaril pogoje za razvoj generatorja električnega toka.
• Leta 1831 je neodvisno od Faradaya elektromagnetno indukcijo odkril ameriški fizik Joseph Henry s svojim elektromagnetno gnanim nihajnim kolebnico.
• Leta 1834 je prusko-ruski fizik in inženir Moritz Hermann von Jacobi razvil prvi elektromotor, primeren za uporabo v realni praksi, in tako izdelal prvi električno gnani čoln, ki ga je v naslednjih letih še izboljševal.
• Leta 1837 je ameriški zlatar in izumitelj Thomas Davenport prejel prvi patent za elektromotor na enosmerni tok, ki ga je razvil leta 1934 in ga uporabil za pogon svojega modela električne lokomotive.
• Leta 1866 je nemški industrialec Werner Siemens izumil električni generator, ki je temeljil na načelu dinama in iz katerega je pozneje nastal enosmerni motor.
• 1888: Nicola Tesla, rojen v regiji nekdanjega avstrijskega cesarstva, ki je danes Hrvaška, in izseljen v Ameriko, je avtor številnih patentov, med drugim več patentov o večfaznem izmeničnem toku.
• 1888: Italijanski inženir in profesor fizike Galileo Ferraris se skoraj istočasno, vendar povsem neodvisno od Tesle, ukvarja s tehnologijo izmeničnega in trifaznega toka.
• Leta 1889 v Rusiji rojeni glavni inženir oblikovanja družbe AEG Michail von Dolivo-Dobrowolsky na podlagi Teslovih in Ferrarisovih ugotovitev razvije prvi trifazni motor s kletko. S tem je tlakoval pot do uspeha asinhronskega motorja, ki se je začel splošno uporabljati v industriji, in postavil temelje za izgradnjo prvih sistemov za napajanje s tokom.

Kaj ponujamo: Pravi elektromotor za vsako aplikacijo iz našega modularnega sistema

Vse se je začelo z električnimi motorji. Elektromotorji so še vedno del naše osnovne dejavnosti - predvsem v obliki zobniških motorjev in v povezavi s frekvenčnimi pretvorniki, ki ustrezajo želeni uporabi. Kot eden vodilnih svetovnih proizvajalcev pogonskih in avtomatizacijskih rešitev vam ponujamo široko paleto asinhronskih in sinhronskih motorjev. Naj gre za energetsko učinkovite motorje, linearne motorje, električne cilindre, motorje v higienski ali protieksplozijski izvedbi, izjemno nizkonapetostne pogone itd. - vam zagotavljamo optimalno rešitev za elektromotorje. Obsežna ponudba dodatne opreme, kot so zavore, vgrajeni kodirniki in dodatne možnosti, dopolnjuje našo ponudbo motorjev.

Motorji na izmenični tok

Servomotorji - sinhroni in asinhroni

Linearni motorji