Motoren en aandrijvingen

DC motoren, hoe werken ze en wat zijn de voor- en nadelen?

14 april 2022

In een DC motor wordt elektrische gelijkstroom omgezet in beweging (mechanische energie).

De belangrijkste eigenschap van een DC motor, ook wel gelijkstroommotor, is dat de snelheid waarmee de motor draait makkelijk geregeld kan worden. DC motoren zijn dan ook geschikt als ‘regelbare’ elektrische aandrijving. 

Het werkingsprincipe van de elektromotor is gebaseerd op een magnetisch veld dat wisselt. Bij een DC motor wordt middels een zogenoemde commutator de stroomrichting -en dus het magnetisch veld- snel achter elkaar veranderd. Kleinere DC motoren worden veel gebruikt in snoerloze apparaten.

DC motoren bestaan in principe uit twee delen. Het buitenste deel van de motor noemen we de stator. Dit deel van de motor staat stil. Het binnenste draaiende deel heet de rotor. De stator is een holle cilinder van metaal met daaraan een even aantal magneetpolen. Deze polen wekken het bekrachtigingsveld op in de motor. Deze polen kunnen permanente magneten zijn, maar ook elektromagneten. Dit laatste is geval bij grotere motoren.

Het binnenste deel van de motor noemen we de rotor (ook wel anker). Dit is een metalen cilinder met sleuven waar de ankerwikkelingen in liggen. Deze wikkelingen draaien in het magnetische veld van de stator. De uiteinden van de wikkelingen zijn verbonden met de lamellen van de eerdergenoemde commutator. De rotor krijgt stroom via de koolborstels die contact maken met de lamellen van de commutator. Grote DC  motoren hebben op de as een ventilator die het binnenwerk van de motor koelt.

Gelijkstroommotoren zijn er in verschillende uitvoeringen:

Seriemotor

De belangrijkste eigenschap van de seriemotor is dat het toerental omgekeerd evenredig is met het koppel: bij een zware belasting is het toerental van de motor laag en bij een lichte belasting is het toerental hoog. Zonder belasting draait de motor door, waardoor deze beschadigd kan raken. De seriemotor kan dus alleen gebruikt worden bij toepassingen mèt een belasting. Seriemotoren worden onder meer toegepast in elektrische treinen en als startmotor in auto’s.   

Shuntmotor

Belangrijkste verschil tussen de shuntmotor en de seriemotor is dat de snelheid van de eerstgenoemde maar weinig verandert als de belasting zwaarder wordt. Een shuntmotor kan in principe niet op hol slaan als de belasting wegvalt. Het is mogelijk om het toerental precies te regelen. De shuntmotor wordt met name gebruikt bij machines zoals liften en hijskranen. Machines die werken met een constant toerental en waarbij dit toerental geregeld dient te worden.

Compoundmotor

De compoundmotor is eigenlijk een combinatie van de twee bovengenoemde motoren. De eigenschappen van de compoundmotor liggen tussen die van de shuntmotor en de seriemotor in.

Gelijkstroommotor met permanente magneet

In gelijkstroommotoren met lage vermogens zitten vaak permanente magneten. Voordeel van deze motoren is dat ze compact, licht en betrouwbaarder zijn dan motorvarianten met een gewikkelde bekrachtiging. Nadeel is dat er geen regeling van de bekrachtiging mogelijk is.

Vreemd bekrachtigde gelijkstroommotor

Bij motoren met vreemd of afzonderlijke bekrachtiging komt de voeding voor de bekrachtigingsspoel uit een aparte spanningsbron. Het toerental zal bijna constant blijven bij een toenemend koppel. Wel moet ermee rekening gehouden worden dat het toerental toeneemt bij het verzwakken van de bekrachtiging. De motor zal dan op hol slaan en beschadigen.

Voor- en nadelen gelijkstroommotoren

Gelijkstroom- of DC motoren doen het over het algemeen prima voor wat betreft de start en het regelen van snelheid. De Koppeldichtheid is hoog. Nadeel is dat er fysiek contact is tussen de borstel en de commutator, wat slijtage veroorzaakt.

Laatst bijgewerkt: 03 april 2023

Gerelateerde blogs & casestudy's