Gelijkstroom motoren.

Werking.

Bij een gelijkstroom motor wordt de gelijkspanning voor de motor op de + en - aansluitpolen van de motor aangesloten.
Om te zorgen dat de motor daadwerkelijk op gelijkspanning kan draaien is het nodig de spanning via koolborstels en een commutator naar de ankerwikkeling op de rotor aan te voeren.
Het begrip commutator is op de pagina van gelijkstroom generatoren beschreven.
Het benodigde magnetisch veld wordt opgewekt door veldwikkelingen die in de stator zijn aangebracht.
De bekrachting van de stator kan op verschillende wijze worden gedaan :
Permanente magneten
Alleen voor motoren met zeer klein vermogen (Zie foto)
Onafhankelijke bekrachtiging
De stator wikkeling wordt bekrachtigd uit een Accu, Batterij, of door een gelijkstroom generator.
Zelf bekrachtiging
Bekrachtiging uit de voedingsspanning van de motor
Om er voor te zorgen dat het koppel van de motor gelijkmatig verloopt, en niet "schokkerig" overkomt worden gelijkstroommotoren vaak met meerdere ankerpolen (8-12) uitgevoerd.

De opbouw van een gelijkstroom motor is gelijk aan die van een gelijkstroom generator. Het is dan ook mogelijk een motor als generator te gebruiken, en een genarator als motor te gebruiken.

Aanzetten van een gelijkstroom motor
Door dat er bij het op gang komen van een gelijkstroom motor nog weinig "tegen spanning" in het anker opgewekt zal worden is het gevaarlijk de motor gelijk op de volle voedingsspanning aan te sluiten. De stroom door het anker (en evt veldwikkelingen) zal dan schadelijk hoge waarden bereiken waardoor de isolatie van de wikkelingen in de motor kunnen verbranden. Hier om is het belangrijk dat er in de ankerketen van een gelijkstroom motor een "aanzet weerstand" gebruikt wordt.
Aanloop koppel
Bij de uitleg over electrische motoren in het algemeen hebben we gezien dat de stroom door het anker van een gelijkstroom motor juist bij het aanzetten (op gang komen) groot is.
Bij een Serie-gelijkstroom motor staan de veldwikkelingen in serie met het anker geschakeld, dus zal er bij aanzetten ook door deze veldwikkelingen een grote stroom lopen. De grote stroom door Anker en Stator wikkelingen samen zorgen er voor dat de motor veel koppel bij het aanlopen zal hebben. Dit grote aanloop koppel is een eigenschap van een serie-gelijkstroom motor die in het gebruik bij het aandrijven van (tram)voertuigen goed toegepast kan worden.
Regelen van de snelheid bij een gelijkstroom motor
Electrisch remmen bij een gelijkstroom motor
Een heel betrouwbare manier om bijvoorbeeld een tram of een lift af te remmen is om de electrische motor zelf als rem te laten functioneren.
Dit remmen gebeurd door de + en - polen van de voedingsspanning af te halen, en de rotor windingen via een weerstand kort te sluiten. De stroom die dan door de rotor zal lopen is tegengesteld en zal in de rotor een kracht opwekken die tegengesteld aan de draai (rij) richting is.
Als bij een serie-motor electrisch geremd moet worden in de rijrichting (in tractie gebruik) moet OOK de aansluiting tussen anker en seriewikkeling verwisseld worden omdat anders, door omgekeerd remanent magnetisme, de motor (werkend als generator) niet op spanning zal komen.
Dit electrisch remmen van een seriemotor in tractiebedrijf heet Rheostatische remming en wordt vaak toegepast.
Bij alleen remmen in de tegenovergestelde draai richting (bij een lift of hijskraan) is het niet nodig de verbinding tussen anker en serie wikkelingen te wisselen.
Om volledig tot stilstand te komen moet er wel nog een andere (mechanische) rem gebruikt worden, omdat er bij (bijna) geen toeren van de rotor ook geen stroom meer door de weerstand zal lopen, en er dus ook geen tegengesteld gerichte kracht meer op de rotor uitgeoefend wordt.

Een nog energie efficiëntere methode is wanneer bij het remmen de opgewekte electrische energie weer terug aan het spanningsnet (of een accu) geleverd wordt. Juist voor een Serie-motor is dit niet mogelijk zonder hier voor speciaale voorzieningen te treffen. Het waarom gaat te ver om dit in dit kader te behandelen.

Typen & Varianten

De verschillende typen gelijkstroommotoren onderscheiden zich in de manier waarop de veldwikkelingen in de stator zijn verbonden met de ankerwikkeling:
Serie motor
De veldwikkelingen staan in serie met de rotorwikkeling geschakeld, en bestaan uit relatief weinig windingen van dik draad.
Shunt motor
De veldwikkelingen staan parrallel met de rotorwikkeling geschakeld, en bestaan uit relatief veel wikkelingen van dun draad.
Compound motor
Een combinatie van de twee eerstgenoemde. Er zijn twee veldwikkelingen, een shunt, en een serie wikkeling. Hier door kunnen de voor-, en nadelen van de twee min of meer gekombineerd danwel geëlimimineerd worden.

Borstelloze gelijkstroommotor.

Met de introductie van moderne vermogens-electronica is het mogelijk geworden om gelijkstroom motoren te ontwikkelen die zonder, de kwetsbare, commutator en koolborstels kan werken. Deze motoren staan bekent onder de afkorting BLDC (Brushless DC) electric motor .
Bij dit soort motoren wordt het omschakelen van welke magneet-spoelen(polen) bekrachtigt moeten worden door de electronica uitgevoerd. Deze motoren worden hier door ook wel met de afkorting ECM (Electronical Commutated Motor) aangeduid.
De electronische schakeling die gelijkspanning omvormt naar geschikte stroompulsen om de magneetpolen van de motor te bekrachtigen wordt "Inverter" schakeling genoemd. Vandaar ook de aanduiding: Inverter-motor.

Toepassing