Elektromotor

Marloes stelde deze vraag op 19 november 2023 om 17:37.

Goedenavond allemaal,

Bij vraag 33b van systematische natuurkunde lees ik bij het antwoord dat een elektromotor niet op wisselspanning aangesloten mag worden!

Ik kwam op internet (om meer inzicht te krijgen hoe het zit) een link tegen en ik zie dat de batterij toch omgedraaid mag worden, natuurlijk zal de stroomrichting veranderen. De ene kant draait de stroomspoel met wijzers van de klok mee en de ander keer tegen de wijzers van de klok in..

https://nationalmaglab.org/magnet-academy/watch-play/interactive-tutorials/dc-motor/

Ik wil graag snappen waarom de elektromotor op gelijkspanning aangesloten moet worden.

De collector/commutator draait de stroomrichting in de spoel als de spoel zich in de "dode stand" bevindt.

Reacties

Jan van de Velde op 19 november 2023 om 17:44

Marloes

 dat een elektromotor niet op wisselspanning aangesloten mag worden!

 dag Marloes

Van EEN elektromotor kan dat niet gezegd worden, er bestaan namelijk zowel gelijkstroom- als wisselstroommotoren. 
Zonder kunstgrepen zou een gelijkstroommotor niet eens draaien. 

Marloes

De collector/commutator draait de stroomrichting in de spoel als de spoel zich in de "dode stand" bevindt.

 Die commutator maakt dus, vanuit de spoel bezien, van gelijkstroom wisselstroom

Zonder kunstgrepen als zo'n commutator zou een gelijkstroommotor niet eens draaien. Ja, in de bijgevoegde animatie van een eenvoudige gelijkstroommotor een halve slag, en zou dan daar blijven hangen.
Echter, dankzij de commutator "wisselt" vlakbij dat punt de stroomrichting en kan de volgende halve slag gemaakt worden

volg maar eens het rode pijltje (stroomrichting) in één van beide horizontale draden in de spoel: de stroomrichting wisselt elke halve slag. 

Wat je dus NIET moet doen is een gelijkstroommotor op wisselspanning aansluiten. Dat werkt inderdaad niet.

Wisselstroommotoren sluit je aan via een ander contact dan zo'n commutator, en dat noem je dan een collector (of eigenlijk twee, een voor elke pool) vergelijk maar eens:

kijk goed, die twee rode ringen draaien mee, en die blokjes zijn contactborstels. Deze animatie is dan weliswaar voor een dynamo, maar da's eigenlijk ook maar een wisselstroommotor maar dan andersom. Doe in bovenstaande animatie maar net of "R" een wisselspanningsbron is. 

Groet, Jan

animaties van https://www.walter-fendt.de/html5/phen/

Marloes op 19 november 2023 om 17:57
Beste meneer Jan,
Dank u zeer.
Aha, dus de commutator maakt van gelijkstroom, wisselstroom..

En als de commutator niet zou bestaan? Waarom kan de spoel niet gelijk op een wisselspanningsbron aangesloten worden, scheelt een commutator minder?! En je hebt gelijk de wisselstroom te pakken..
Jan van de Velde op 19 november 2023 om 18:00

Marloes,

En als de commutator niet zou bestaan? Waarom kan de spoel niet gelijk op een wisselspanningsbron aangesloten worden, scheelt een commutator minder?! En je hebt gelijk de wisselstroom te pakken..

Jouw bericht kruiste mijn aanpassing/uitbreiding naar de wisselstroommotor.
Zie dus boven, geen commutator maar een collector.

Groet, Jan

Marloes op 19 november 2023 om 18:08

Deze motor draait met de klok mee.

Dus de collector zet de gelijkstroom niet om? Ik probeer het onderstaand antwoord te begrijpen..

Bij wisselspanning verandert de richting van de stroom voortdurend. (Lijkt ideaal voor deze motor). Omdat de richting van het magnetisch veld niet verandert, verandert voortdurend de richting van de lorentzkracht. De motor werkt niet op wisselspanning.
Jan van de Velde op 19 november 2023 om 18:31


Marloes



Dus de collector zet de gelijkstroom niet om? 

Hier gaat wat terminologie door elkaar. Die collector in jouw afbeelding is een commutator, denk aan mutatie, verandering, in dit geval van de stroomrichting.

 

Bij wisselspanning verandert de richting van de stroom voortdurend. (Lijkt ideaal voor deze motor)

 niet ideaal voor deze motor in jouw afbeelding, want die doet dat dankzij die commutator al zelf, 

 

Omdat de richting van het magnetisch veld niet verandert, verandert voortdurend de richting van de lorentzkracht. 

Inderdaad, met die commutator èn wisselstroom wordt dat dubbelop, dat wordt een zootje van aantrekking en afstoting op verkeerde momenten, net of je met tien man een schommel probeert aan te duwen zonder enig overleg.

 

De motor werkt niet op wisselspanning.

 Deze uit jouw afbeelding inderdaad niet. 

Jaap op 19 november 2023 om 18:32
Dag Marloes,
Over je figuur van 18.08 uur…
Zoals besproken in een andere draad
https://www.natuurkunde.nl/vraagbaak/91368/collector-elektromotor
verandert de stroomrichting in de draaiende spoel doordat de zwarte blokken na elke halve omwenteling met de andere witte halve cilinders contact maken. Dat is nodig en voldoende om te zorgen dat de spoel steeds verder doordraait in dezelfde richting.

Als nu bovendien de zwarte blokken, die zijn aangesloten op de wisselspanning, telkens van polariteit (plus en min) veranderen, komt er een extra omkering van de stroomrichting in de spoel bij. 'Twee maal omkeren heft elkaar op.' Dat is ongewenst: de spoel zal niet steeds verder doordraaien in dezelfde richting.
Groet, Jaap
Marloes op 19 november 2023 om 19:54
Beiden heel erg bedankt.

In het boek willen ze deze motor op het stopcontact aansluiten (wisselspanning).
Dus als ik het goed begrijp is dit puur onnodig doordat deze motor een collector heeft?

Nog een andere vraag: als we een batterij hebben en de elektromotor wordt daarop aangesloten maak je van gelijkstroom = batterij door middel van een collector; wisselstroom en dit zorgt ervoor dat de lorentzkracht per halve omwenteling van richting verandert?
Dus je verandert puur de stroomriching?
Jaap op 19 november 2023 om 20:16
Dag Marloes,
Je schrijft: 'In het boek willen ze deze motor op het stopcontact aansluiten (wisselspanning).
Dus als ik het goed begrijp is dit puur onnodig doordat deze motor een collector heeft?'
Het is niet zozeer onnodig om de motor van 18.08 uur op wisselspanning aan te sluiten, maar ronduit ongewenst. Deze motor kan alleen soepel draaien als je hem aansluit op een gelijkspanningsbron. Aangesloten op een wisselspanningsbron zal de motor 'heen en weer trillen', maar niet soepel draaien.

Ja, als je deze motor aansluit op een batterij (gelijkspanningsbron), zorgt de commutator dat de stroom in de spoel na elke halve omwenteling in tegengestelde richting gaat lopen.
Ja, hierdoor verandert de lorentzkracht op hetzelfde draadstuk van de spoel na elke halve omwenteling van richting. Zie Theo's eerste figuur van 14 november 2023 om 15.03 uur in de andere draad
https://www.natuurkunde.nl/vraagbaak/91368/collector-elektromotor
Afbeelding a: lorentzkracht op het draadstuk DC omhoog.
Afbeelding d: lorentzkracht op het draadstuk DC omlaag.
Maar DC is inmiddels een halve omwenteling verder, zodat de lorentzkracht op DC in afbeelding a en d zorgt dat de rotor met de wijzers van de klok mee draait.
Zo duidelijk?

Er is overigens wel een verschil tussen de gelijkstroommotoren in de figuren.
In je figuur van 18.08 uur ontstaat in de cilindrische ruimte tussen de 'kromme polen' van de permanente magneet voor een (ongeveer) radiaal magnetisch veld: de veldlijnen wijzen naar het middelpunt.
In de genoemde figuur van Theo elders is een homogeen magnetisch veld getekend, met onderling evenwijdige veldlijnen.
Dit is van belang voor de stand van de rotor waarbij de stroomrichting omkeert.
Groet, Jaap
Jan van de Velde op 19 november 2023 om 20:24

Marloes

In het boek willen ze deze motor op het stopcontact aansluiten (wisselspanning).
Dus als ik het goed begrijp is dit puur onnodig doordat deze motor een collector heeft?

 collector moet commutator zijn.


niet alleen onnodig, maar zelfs contraproductief. Lees behalve wat ik schreef ook wat Jaap schreef:

Jaap

Als nu bovendien de zwarte blokken, die zijn aangesloten op de wisselspanning, telkens van polariteit (plus en min) veranderen, komt er een extra omkering van de stroomrichting in de spoel bij. 'Twee maal omkeren heft elkaar op.' Dat is ongewenst: de spoel zal niet steeds verder doordraaien in dezelfde richting.

 

Marloes

als we een batterij hebben en de elektromotor wordt daarop aangesloten maak je van gelijkstroom = batterij door middel van een collector  wisselstroom en dit zorgt ervoor dat de lorentzkracht per halve omwenteling van richting verandert?
Dus je verandert puur de stroomriching?

  collector moet commutator zijn.

Je verandert de stroomrichting en dus de richting van de lorentzkracht ten opzichte van de spoel zelf. Maar omdat in de tussentijd ook de spoel is omgedraaid wijst de lorentzkracht tóch weer dezelfde kant op ten opzichte van de omgeving: en zo wordt de spoel steeds in dezelfde (draai)richting getrokken. 



albert op 29 juli 2024 om 17:44

Bedankt voor bovenstaande uitleg! Ik zit met een gerelateerd probleem; De motor van mijn koffiemolen geeft kortsluiting (metend op de koolborstels, of in gemonteerde staat op de stekker). Er zit geen gelijkrichter in het apparaat, dus de wisselstroom van het stopcontact gaat recht de motor in. Echter, als ik met mijn gelijkstroomgenerator 30 volt op de koolborstels zet, draait de motor (weliswaar langzaam) gewoon. Ik snap hier werkelijk niets van. Heeft iemand een idee hierover?  Dit overstijgt mijn middelbare school begrip van elektrica. Is mijn wisselstroom motor gemuteerd naar een gelijkstroom motor?

Albert

Jan van de Velde op 29 juli 2024 om 18:13

dag Albert,

Dat lijkt me een gevalletje voor een https://www.repaircafe.org/

Ik kan me daarbij zo van achter mijn beeldscherm ook even niks voorstellen.

Groet, Jan

 

Theo de Klerk op 29 juli 2024 om 18:45

>Echter, als ik met mijn gelijkstroomgenerator 30 volt op de koolborstels zet, draait de motor (weliswaar langzaam) gewoon.

Dat suggereert alsof de kortsluiting ergens tussen stekker en koolborstels zit (de 30 V stroom gaat door de motor en waarschijnlijk ook in een loep richting stekker en terug. Daar verwacht ik dan eigenlijk ook kortsluiting van de generator. Al eens weerstand over die loep gemeten?)  Het lijkt een mechanisch probleem dat wellicht in een repair cafe snel gezien wordt.

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Noortje heeft vijf appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Noortje nu over?

Antwoord: (vul een getal in)