Persoonlijke instellingen

Het testen van elektromotoren

Uit BeneluxSpoor.net - Encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Hoofdpagina  Categorie-index  Index  Menu
Vorige | Volgende

Onder redactie van: BeneluxSpoor.net / Auteur: Fred Eikelboom


De elektromotor

Wat is eigenlijk een elektromotor? Dat is een apparaat dat elektrische energie kan omzetten in mechanische energie, oftewel met een elektromotor kan men bewegingen opwekken en die beweging gebruiken om iets mee aan te drijven.
Wanneer u het heel kort wilt omschrijven is een elektromotor een elektro-mechanische aandrijver. Op electronics.howstuffworks.com is prachtig uitgebeeld hoe een elektromotor werkt (zie: 'Meer informatie'). In de modeltreinwereld komen drie hoofd-typen motoren voor;

BLDC= Brushless Direct Current)

De motor met permanente magneet

Permanente-magneet-motor-01.gif
Afbeelding: 01
Motor met permanente magneet
Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom

De motor met permanente magneet (hierna te noemen magneet) is een DC-motor (gelijkstroommotor), en bestaat uit een rotor (ook wel anker genoemd), die voorzien is van een aantal spoelen van dun koperdraad. Deze spoelen draaien in een magnetisch veld, dat opgewekt wordt door twee magneten. Daardoor is er aan de ene zijde van het anker een Noord-pool en aan de andere van het anker een Zuid-pool aanwezig.

De rotor bestaat uit blik-lamellen (zie: afbeelding 01, fig.1). Door een aantal van die lamellen op elkaar te stapelen ontstaat het blikpakket (zie: afbeelding 01, fig. 2). In dit blikpakket wordt een as gemonteerd (zie: afbeelding 01, fig.3) en d.m.v. lak of kit vastgezet. Daarna wordt de collector (ook wel commutator genoemd) geïsoleerd op de as gemonteerd, en d.m.v. lak of kit vastgezet. De collector-lamellen moeten een bepaalde stand hebben t.o.v. de spoel-openingen in het blikpakket. Hierdoor krijgt de spoel iets eerder spanning. Zou dit niet gedaan worden, dan komt er pas spanning op de spoel, als de motorpool de magnetische pool al weer een stukje gepasseerd is. Het is vergelijkbaar met de voorontsteking van een automotor.

Nu worden één voor één de spoelen in de openingen van de rotor gemonteerd (zie: afbeelding 01, fig. 4 en 5). Wanneer ze op hun plaats zitten, worden de spoelen d.m.v. lak of kit vastgezet. Ook wordt vaak een kunststof-strip tussen de spoelen en het blik geschoven (dus aan de buitenomtrek) om te voorkomen dat de koperen spoelen door de middelpuntvliedende kracht uit de openingen geslingerd worden.

Als laatste wordt de collector op de as gefixeerd (zie: afbeelding 01, fig. 6). De uiteinden van de koperen spoelen worden op zodanige wijze met de collector-lamellen verbonden dat iedere spoel op het juiste moment, via de koolborstels van spanning wordt voorzien. Het geheel van as, blikpakket, spoelen en collector noemt men de rotor of het anker.

Permanente-magneet-motor-02.gif
Afbeelding: 02
Motor met permanente magneet.
Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom

Hier is een driepolige motor afgebeeld (zie: afbeelding 02), maar steeds meer motorproducenten gaan over op vijfpolige motoren. Dit vanwege het hogere rendement, en een veel beter draaigedrag bij lage toeren.
De collector voorziet de spoelen op zodanige wijze van spanning, dat telkens één pool van het anker aangetrokken wordt, en tegelijkertijd een andere pool afgestoten wordt. Dat veroorzaakt een draaiende beweging van de rotor.

De motor met magneetspoel (universeelmotor)

Universeel-motor-01.gif Universeel-motor-02.gif
Afbeelding: 03 Afbeelding: 04
Universeelmotor spanningloos. Universeelmotor bekrachtigd.
Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom

De motor met magneetspoel (ook universeelmotor genoemd, vanwege het feit dat hij op zowel AC als DC kan draaien), bestaat eveneens uit een rotor (anker) en een stator. De rotor is voorzien van een aantal koperen spoelen. Deze spoelen draaien in een magnetisch veld, dat opgewekt wordt door een magneetspoel. Deze magneetspoel moet gevoed worden met wisselspanning of gelijkspanning. Zonder die bekrachtigingsstroom kan de motor zijn werk niet doen. Het geheel van de beide polen en de vaste spoel noemt men de stator. Indien schakelaar S geopend is, dan is de stator niet magnetisch (zie afbeelding 03).

Zodra schakelaar S1 gesloten wordt, bouwt zich een magnetisch veld op aan de beide polen, en kan de motor gaan draaien(zie afbeelding 04)
(voor de duidelijkheid zijn hier de verbindingen naar de koolborstels en de anker-spoelen niet getekend, maar die zijn natuurlijk wel nodig voor de werking van de motor). De koolborstels zijn dus ook op + en - van de batterij aangesloten.

De borstelloze motor (brushless-motor of BLDC-motor)

  • De borstelloze motor (BLDC-motor) bestaat uit een metalen rotor, die magnetisch is (dus voorzien van twee of meer Noord- en Zuid-polen). Rond-om deze rotor, of in de rotor (is afhankelijk van de fabrikant), zijn in de behuizing een drietal spoelen aangebracht. Deze spoelen worden elektronisch aangestuurd, via sensoren die hun impulsen krijgen van de rotor. Doordat de spoelen één voor één ingeschakeld (bekrachtigd) worden, en één voor één weer uitgeschakeld worden, ontstaat een ronddraaiend magnetisch veld om (of in) de rotor. Hierdoor wordt de rotor in draaiende beweging gebracht. Een borstelloze motor dient dus altijd aangestuurd te worden met regel-electronica.

Het testen van een elektromotor

Het testen kunt u doen met gebruikmaking van een multimeter, een led (mét voorschakelweerstand), een gloeilampje of een zoemer. Het testen kan plaatsvinden in de loc/het treinstel, mits u eerst de draden naar de elektromotor (=de koolborstel-aansluitingen) losmaakt, of de decodersteker uit de NEM-plug haalt. Dit kan onnodige demontage van de motor voorkomen, want het zou best kunnen dat het vermeende 'motorprobleem' aan de sleepcontacten (stroomafnemers) bij de wielen ligt. De reden dat u de motor af moet koppelen is, dat u anders de kans loopt dat een eventuele decoder onherstelbaar beschadigd raakt en/of dat de verlichting ook 'meegemeten' wordt, en u daardoor een foutieve uitlezing krijgt.

Let-op.jpg
  LET OP
Koppel altijd de decoder af, voordat u spanning op de motor zet!
Steker uit de NEM-connector trekken, of de grijze én de oranje draad losmaken van de koolborstel-aansluitingen.

Testen met gebruikmaking van een multimeter

U stelt de multimeter in op 'Ohm' of 'Ω' en kiest het laagste weerstandsbereik (heeft u een zogenaamde 'autoranging' multimeter, dan stelt de multimeter automatisch het juiste weerstandsbereik in).
Daarna sluit u de meetpennen aan (het beste is het om hiervoor zogenaamde krokodilklemmen te gebruiken) op de koolborstel-aansluitingen van de motor. Voor de verdere gang van zaken, zie 'De testprocedure '.

Testen met gebruikmaking van een lampje, led of piëzozoemer

Door een lampje, led of piëzozoemer tussen de batterij (of voeding) en de motor te schakelen, heeft u een indicatie van de toestand van de motor (zie: afbeeldingen 05 t/m 07). Voor het voeden van de schakeling kunt u gebruikmaken van een 9-Volts blokbatterij of een voeding die bijv. 12 Volt DC levert.

Het testen met een lampje of een led
Motortest-01.gif Motortest-02.gif
Afbeelding: 05 Afbeelding: 06
Testen van motor m.b.v. lamp. Testen van motor m.b.v. led.
Schema gemaakt door: Fred Eikelboom Schema gemaakt door: Fred Eikelboom

Een lampje of led sluit u aan volgens afbeelding 05 of 06. Bij een lampje van 6 Volt en gebruik makend van een 9 Volt batterij, dient u een voorschakelweerstand (R1) toe te passen van 47 ohm.
Hoe u de waarde van R1 berekent bij toepassing van een led, kunt u lezen in het artikel Minimale led voorschakelweerstand berekenen (zie: 'Meer informatie').

Het testen m.b.v. piëzo zoemer
Motortest-03.gif
Afbeelding: 07
Testen van motor m.b.v. piëzo zoemer.
Schema gemaakt door: Fred Eikelboom

Voor het testen van een elektromotor m.b.v. een piëzo zoemer, sluit u de zoemer aan volgens afbeelding 07.
R1 kan eventueel toegevoegd worden, wanneer de zoemer teveel geluid produceert. Een waarde van 330 ohm voor R1 zal het geluid al behoorlijk smoren. Wanneer het geluidsvolume dan nog te hoog is, neemt u 470 ohm of een hogere waarde.

De testprocedure

Het is handig om vòòr het testen, met een viltstift (fijnschrijver) een puntje of streepje op het tandwiel/de worm te zetten. Dan kunt u duidelijk zien in welke positie de as zich bevindt.

  • Met de multimeter.
Meet de weerstandswaarde van de motor. Wanneer u nu heel langzaam aan de as van de motor draait, ziet u bij een goede motor de gemeten waarde met regelmatige intervallen wijzigen. Deze wijzigingen dienen bij een driepolige motor telkens op te treden, wanneer u de as omwenteling verder gedraaid hebt (bij een vijfpolige motor treedt het verschijnsel na omwenteling op).
Ziet u tussentijds onregelmatige wijzigingen op het display, dan duidt dit er op, dat de koolborstels matig/slecht contact maken met de collectorlamellen (=de commutator). Dit kan veroorzaakt worden door aangekoekte olie en/of stroef in de houders bewegende koolborstels. Schoonmaken van de koolborstelhouders/lamellen is dan de remedie.
Constateert u, dat er tijdens een groot gedeelte van de as-omwenteling, geen verbinding is, dan betekent dit, dat een wikkeling onderbroken is, of dat er een draad losgeraakt is, die aan een collectorlamel bevestigd moet zijn. In beide bovenstaande gevallen betekent dit, dat u de motor (indien mogelijk) zult moeten demonteren, om te zien wat het probleem is.
  • Met een led, lampje of zoemer.
Sluit de motor aan op de testschakeling en verbind daarna (d.m.v. een schakelaar) de batterij of voeding met de testschakeling.
Wanneer u nu heel langzaam aan de as van de motor draait, ziet u bij een goede motor de lamp/led met regelmatige intervallen aan-en-uit gaan (bij de schakeling met piëzo-zoemer hoort u toonhoogteverschillen). Dit aan-en-uit gaan dient bij een driepolige motor telkens op te treden, wanneer u de as omwenteling verder gedraaid hebt (bij een vijfpolige motor treedt het verschijnsel na omwenteling op).
Ziet/hoort u tussentijds onregelmatige licht/geluids verschijnselen, dan duidt dit er op, dat de koolborstels matig/slecht contact maken met de collectorlamellen (=de commutator). Dit kan veroorzaakt worden door aangekoekte olie en/of stroef in de houders bewegende koolborstels. Schoonmaken van de koolborstelhouders/lamellen is dan de remedie.
Constateert u, dat er tijdens een groot gedeelte van de as-omwenteling, geen licht/geluid is, dan betekent dit, dat een wikkeling onderbroken is, of dat er een draad losgeraakt is, die aan een collectorlamel bevestigd moet zijn. In beide bovenstaande gevallen betekent dit, dat u de motor (indien mogelijk) zult moeten demonteren, om te zien wat het probleem is.

Vette koolborstels

Wanneer u constateert dat de koolborstels vettig zijn geworden door olie, dan zult u de koolborstels zondermeer moeten vervangen door nieuwe. Vette koolborstels uitwendig schoonmaken helpt niet, want de olie is diep in het poreuze materiaal doorgedrongen, en die ingedrongen olie krijgt u er nooit meer uit. Die olie zorgt er ook voor dat er een soort isolatielaagje op de commutator aanwezig is, waardoor het contact tussen de koolborstels en de commutatorlamellen slechter wordt. Hierdoor ontstaat extra vonkvorming en verslijten de koolborstels en de commutator eerder dan u wenst.

Schoonmaken van de collector (=commutator)

Wanneer de collector vettig/vervuild is, dient deze schoongemaakt te worden. Doe dit met een wattenstaafje gedrenkt in wasbenzine. Maak daarna de groeven (spleten) tussen de lamellen schoon (=uitkrabben) met een houten of kunststof sateacute;prikker. Gebruik hier NOOIT een metalen voorwerp voor, want dan krijgt u gegarandeerd bramen aan de lamellen. Door deze bramen zullen de koolborstels veel sneller slijten. Eventueel kunt u kleine krasjes op de lamellen nog weg-polijsten met een glasvezelpotlood.
Laat de motor daarna minstens een halfuur drogen, om brandbare dampen kwijt te raken. Sluit pas daarna de voedingsspanning aan, om te zien of de elektromotor goed werkt.

Let-op.jpg
  LET OP
Wasbenzine is zeer brandbaar. Ventileer voldoende. Voer schoonmaakhandelingen met wasbenzine (en andere oplosmiddelen) bij voorkeur altijd in de buitenlucht uit.

Let-op.jpg
  LET OP
Bij gebruik van een glasvezelpotlood komen minuscule glasdeeltjes vrij. Gebruik dus altijd een (veiligheids)bril.

Meer informatie

Encyclopedie:
Externe website:
Uitleg over de werking van de elektromotor.



Hoofdpagina  Categorie-index  Index  Menu
Vorige | Volgende
Contact met de redactie: Contact met de redactie 

Laatste wijziging: 25 dec 2017 13:58 (CEST)