This lesson contains 33 slides, with interactive quizzes, text slides and 2 videos.
Lesson duration is: 50 min
Items in this lesson
Motoren
Hoofdstuk 2
Gelijkstroommachines
Slide 1 - Slide
In deze les
2.2 Gelijkstroommachines
2.3 Het magnetisch veld
2.4 Onderdelen van een gelijkstroommachine
2.5 Buitenpool- en binnenpoolmachines
2.6 Vermogen en koppel van gelijkstroommachines
Slide 2 - Slide
Planning (staat ook in Teams)
Slide 3 - Slide
Benodigdheden voor dit vak
Pen en papier (zorg voor een werkschrift);
Potlood en geodriehoek of liniaal;
Rekenmachine;
Device waar je LessonUp op kunt draaien (Mobiel is genoeg om de les mee te doen. Voor aanmelden in de klas moet je een PC o.i.d. hebben - zie Teamsinstructie) ;
Slide 4 - Slide
Lesdoelen
Aan het eind van de les weet je:
Opbouw van een gelijkstroommachine
Het verschil tussen een binnen- en buitenpoolmachine
Slide 5 - Slide
De algemene opbouw
Twee basis delen:
De stator
De rotor
Binnenrotor
Buitenrotor
Slide 6 - Slide
De opbouw
Buitenpoolmachine
Binnenpoolmachine
Veldwikkelingen in de stator
Veldwikkelingen in de rotor
Bij kleine motoren kan het magnetisch veld ook door een permanent magneet gecreëerd worden.
Slide 7 - Slide
De buitenpoolmachine
Gelijkstroommotoren zijn altijd van het type buitenpoolmachines.
Slide 8 - Slide
De buitenpoolmachine
Detailopbouw
Slide 9 - Slide
De buitenpoolmachine
De rotor van de buitenpoolmachine wordt gevoed via een sleepring. Wanneer de rotor bekrachtigd wordt en de rotorspoel
staat niet haaks t.o.v.
het magnetisch veld dan zal
de rotor gaan draaien.
Slide 10 - Slide
De buitenpoolmachine
De rotor stopt echter met draaien zodra de rotorspoel haaks op het magnetisch veld staat. (kracht F werkt ALTIJD haaks op het magnetisch veld). Om de rotor verder te laten draaien moet op dit punt de stroomrichting in de
rotor omgedraaid worden.
Slide 11 - Slide
De buitenpoolmachine
Hiervoor is de commutator ontworpen.
De commutator zorgt dat de stroom-
richting omgedraaid wordt en zorgt
er dus voor dat de rotor blijft
draaien.
Slide 12 - Slide
De buitenpoolmachine
De commutator is opgebouwd uit de collector en de koolborstels. De sleepring noemen we bij dit soort machines dus collector en deze zijn
bevestigd aan de rotor. De
koolborstels zijn gemaakt van
koolstof (potlood) en zijn
bevestigd aan de stator.
Slide 13 - Slide
Gelijkstroommachine schakelen
Symbolen en coderingen
Slide 14 - Slide
Gelijkstroommachine schakelen
Vier soorten schakelingen:
Meer hierover in
hoofdstuk 4.
Generator wordt meestal
uitgevoerd als shunt of
afzonderlijk bekrachtigde
machine
Slide 15 - Slide
Wat gebeurd er in de rotor allemaal?
De rotorspoel genereerd een eigen magnetisch veld. Hierdoor gaat de rotor draaien.
De rotorspoelen snijden de veldlijnen van het statorveld. Dit principe hebben jullie bij gehad bij elektriciteitsleer ELE2A.
Slide 16 - Slide
Wat gebeurt er als de rotorwikkelingen de veldlijnen snijden?
Slide 17 - Open question
Interne spanningsbron Ei of Et
Wanneer de rotorspoelen de veldlijnen snijden van het statorveld wordt er in de rotor een spanning geïnduceerd. De interne spanning is snelheidsafhankelijk en deze wordt ook wel interne spanningsbron genoemd.
Slide 18 - Slide
Interne spanningsbron Ei of Et
Bij een generator maken we hier gebruik van. Deze verzorgt namelijk de spanning aan de klemmen. Bij een generator wordt het Ei genoemd.
Bij een motor sluiten we juist een externe spanning op de klemmen aan. Daarom wordt de geïnduceerde spanning ook wel tegenspanning Et genoemd.
Slide 19 - Slide
Interne spanningsbron Ei of Et
Ei of Et kan berekend worden met de volgende
formule.
c1 = een machineconstante (eigenschap van de machine)
n = het toerental van de rotor [s-1].
De geïnduceerde spanning is recht evenredig met het toerental.
Ei=c1⋅Φ⋅n
Slide 20 - Slide
Ankerweerstand Ra
De rotor noemen we ook wel het anker. De spoelen in het anker bestaan uit koper draad. Koperdraad heeft weerstand. Daarom heeft het anker een bepaalde ankerweerstand Ra.
Ra is bij een DC-motor te vinden in de datasheets. Bij de berekeningen is Ra altijd gegeven.
Slide 21 - Slide
Spanningsverlies Uv
Over ankerweerstand Ra staat een spanning die we Uv noemen (verliesspanning). Uv is het spanningsverschil tussen de klemspanning Uk en de interne spanningsbron Ei of de tegenspanning Et. Dit laatste is afhankelijk of het een motor of generator betreft.
Slide 22 - Slide
Ankerstroom Ia
Als over Ra een spanning Uv staat moet er volgens de wet van Ohm ook een stroom door het anker lopen. Deze stroom noemen we de ankerstroom Ia.
Uv=Ia⋅Ra
Slide 23 - Slide
Op een rijtje:
Slide 24 - Slide
Een motor is aangesloten op een klemspanning van 100V. Ra=0,5 Ohm en Ia=10A. Hoe groot is de geïnduceerde spanning in het anker?
Slide 25 - Open question
Interne koppel Ti
Het interne koppel van de machine kan berekend
worden met de formule.
c2 = een machineconstante (eigenschap van de machine)
Ia = de ankerstroom.
Het koppel is recht evenredig met de ankerstroom.
Ti=c2⋅Φ⋅Ia
Slide 26 - Slide
Oefening:
Toestand motor met constant veld (phi).
Ia=5A Ti=10Nm Et=100V en Uk=110V.
De motor wordt zwaarder belast. Hoe groot
wordt het interne koppel als het toerental
10% daalt?
Slide 27 - Slide
Vermogen
Het vermogen kan berekend worden met de volgende formule:
Pi= interne vermogen [W]
Ti=interne koppel [Nm]
w=hoeksnelheid in rad/s
kun je berekenen met
Pi=Ti⋅ω
ω=2⋅π⋅nr
Slide 28 - Slide
Oefening:
Toestand motor met constant veld (phi).
Ti=20Nm nr=500s-1.
Hoe groot is het geleverde interne
vermogen Pi van de motor?
Slide 29 - Slide
Vermogen
Het vermogen kan ook berekend worden met de volgende formule: