Elektromotoren verbrauchen fast 50 % des weltweiten Stroms. Da die Energiekosten stÃĪndig steigen, konzentriert sich die Industrie darauf, ineffiziente Motoren und Antriebe mit konstanter Drehzahl durch mikroprozessorgesteuerte Antriebe mit variabler Drehzahl zu ersetzen. Die Motorsteuerungstechnologie wird den Energieverbrauch im Vergleich zu ÃĪlteren Antrieben um mehr als 30 % senken. Diese drehzahlvariablen Steuerungen verursachen zwar zusÃĪtzliche Kosten fÞr den Motor, aber die prognostizierten Energieeinsparungen und die erhÃķhte FunktionalitÃĪt des Motors dÞrften diese anfÃĪnglichen Kosten innerhalb weniger Jahre problemlos ausgleichen.
Der Gleichstrommotor, der bÞrstenlose Gleichstrommotor und der Wechselstrom-Induktionsmotor sind die gÃĪngigen Motorkonstruktionen, die in den heutigen industriellen Anwendungen eingesetzt werden. Jeder dieser Motortypen hat seine eigenen einzigartigen Eigenschaften, aber sie arbeiten alle nach dem gleichen elektromagnetischen Grundprinzip: Wenn sich ein stromdurchflossener Leiter, z. B. eine Drahtwicklung, in einem externen Magnetfeld senkrecht zum Leiter befindet, erfÃĪhrt der Leiter eine Kraft senkrecht zu sich selbst und zum externen Magnetfeld.
Gleichstrommotoren
Der Gleichstrommotor war einer der ersten Motortypen, die in der Praxis eingesetzt wurden, und er ist nach wie vor beliebt, wenn niedrige Anschaffungskosten und eine hervorragende Antriebsleistung erforderlich sind. In seiner einfachsten Form besteht der Stator (d. h. der stationÃĪre Teil des Motors) aus einem Permanentmagneten, und der Rotor (d. h. der rotierende Teil des Motors) trÃĪgt eine Ankerwicklung, die mit einem mechanischen Kommutator verbunden ist, der den Strom in der Wicklung ein- und ausschaltet. Der Magnet erzeugt den Feldfluss, der in Wechselwirkung mit dem Ankerstrom das elektromagnetische Drehmoment erzeugt, wodurch der Motor Arbeit verrichten kann. Die Drehzahl des Motors wird durch die Einstellung der an die Ankerwicklung angelegten Gleichspannung geregelt.
AC-Motoren
Ein AC-Induktionsmotor ist in der Industrie wegen seiner Einfachheit und Robustheit sehr beliebt. In seiner einfachsten Form ist dieser Motor ein Transformator, bei dem die PrimÃĪrspannung an die Wechselspannungsquelle angeschlossen ist und die SekundÃĪrseite kurzgeschlossen ist, um den induzierten SekundÃĪrstrom zu fÞhren. Der Name “Induktionsmotor” leitet sich von diesem induzierten SekundÃĪrstrom ab. Der Stator ist mit einer dreiphasigen Wicklung versehen und der Rotor ist eine einfache Konstruktion, die gemeinhin als “EichhÃķrnchenkÃĪfig” bezeichnet wird, bei der die Kupfer- oder AluminiumstÃĪbe an beiden Enden durch Endringe aus Aluminiumguss kurzgeschlossen sind. Das Fehlen von Rotorwicklungen und BÞrsten macht diese Motorkonstruktion besonders zuverlÃĪssig.
Bei Betrieb mit einer Spannung von 60 Hz arbeitet der Induktionsmotor mit einer konstanten Drehzahl. Wenn jedoch Leistungselektronik und ein mikroprozessorgesteuertes System verwendet werden, kann die Drehzahl des Motors variiert werden. Der drehzahlvariable Antrieb besteht aus einem Wechselrichter, einem Signalaufbereiter und einer mikroprozessorgesteuerten Regelung. Der Wechselrichter verwendet drei HalbbrÞcken, bei denen der obere und der untere Schalter komplementÃĪr gesteuert werden.
BÞrstenlose Gleichstrommotoren
Ein bÞrstenloser Gleichstrommotor (BLDC-Motor) hat weder Kommutator noch BÞrsten, so dass er weniger Wartung erfordert als ein Gleichstrommotor. AuÃerdem bietet er im Vergleich zu Induktions- und Gleichstrommotoren eine hÃķhere Ausgangsleistung pro BaugrÃķÃe.
Der Stator des BLDC-Motors ist dem des Induktionsmotors recht ÃĪhnlich. Der Rotor des BLDC-Motors kann jedoch verschiedene Formen annehmen, aber alle sind Permanentmagnete. Der Luftspaltfluss wird durch den Magneten fixiert und ist vom Statorstrom unbeeinflusst. Der BLDC-Motor benÃķtigt auch eine Form der Rotorpositionserfassung. Ein in den Stator eingebettetes Hall-Effekt-GerÃĪt wird Þblicherweise verwendet, um die Position des Rotors zu erfassen. Wenn sich der Magnetpol des Rotors in der NÃĪhe des Halleffektsensors befindet, zeigt ein Signal an, ob der Nord- oder der SÞdpol passiert wurde.
