Persoonlijke instellingen

Het testen van elektromotoren

Uit BeneluxSpoor.net - Encyclopedie
Versie door Martin Hilvers (overleg | bijdragen) op 16 mrt 2020 om 15:36
(wijz) ← Oudere versie | Huidige versie (wijz) | Nieuwere versie → (wijz)
Ga naar: navigatie, zoeken
Hoofdpagina  Categorie-index  Index  Menu
Vorige | Volgende

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


De elektromotor

Een elektromotor 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. Kort gezegd: een elektromotor is een elektro-mechanische aandrijver.

Op howstuffworks.com is ook uitgebeeld hoe een elektromotor werkt. In de modeltreinwereld komen drie hoofdtypen elektromotor voor;

  1. De motor met permanente magneet.
  2. De motor met magneetspoel.
  3. De borstelloze motor.

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 gelijkstroommotor (DC motor) 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.

De rotor bestaat uit lamellen van dun blik (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 vastgezet. De collector-lamellen moeten een bepaalde stand hebben t.o.v. de spoelopeningen 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 kunststofstrip 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 collectorlamellen 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

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

De borstelloze motor (BLDC-motor) bestaat uit een metalen rotor die magnetisch is (dus met twee of meer Noord- en Zuid-polen). Rondom 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. Wat dit betreft likt de borstelloze motor op een stappenmotor.


Het testen van een elektromotor

Het testen is te doen met een multimeter, een led (met voorschakelweerstand), een gloeilampje of een zoemer. Het testen kan plaatsvinden in de loc/het treinstel, mits eerst de draden naar de elektromotor (=de koolborstel-aansluitingen) worden losgemaakt, of de decodersteker uit de NEM-plug wordt gehaald. 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 motor moet worden afgekoppeld omdat anders de kans bestaat dat een eventuele decoder onherstelbaar beschadigd raakt en/of dat de verlichting ook 'meegemeten' wordt en daardoor een foutieve meting ontstaat.

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

Testen met een multimeter

Zet de multimeter op 'Ohm' of 'Ω' en kies het laagste weerstandsbereik (met een zogenaamde autoranging multimeter hoeft dit niet, die stelt automatisch het juiste weerstandsbereik in).

Sluit hierna 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 een lampje, led of piëzozoemer

Door een lampje, led of piëzozoemer tussen de batterij (of voeding) en de motor te schakelen, is er een indicatie van de toestand van de motor (zie: afbeeldingen 05 t/m 07). Voor het voeden van de schakeling kan een 9-Volts blokbatterij gebruikt worden, of een voeding die bijv. 12 Volt DC levert. Sommige multimeters hebben een ingebouwde zoemer voor continuïteitsmetingen, deze stand is ook te gebruiken.

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

Sluit een lamje of led aan volgens afbeelding 05 of 06. Bij een lampje van 6 Volt en gebruik makend van een 9 Volt batterij, moet een voorschakelweerstand (R1) worden gebruikt van 47 ohm. De waarde van R1 voor een led kan berekend worden in het artikel Minimale led voorschakelweerstand berekenen (zie: 'Meer informatie').

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

Suit de zoemer aan volgens afbeelding 07 voor het testen van een elektromotor m.b.v. een piëzozoemer. R1 kan eventueel toegevoegd worden als de zoemer teveel geluid produceert. Een waarde van 330 ohm voor R1 zal het geluid al behoorlijk smoren. Neem een hogere waarde als het volume dan nog te hoog is.

De testprocedure

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

  • Met de multimeter.
Meet de weerstandswaarde van de motor. Wanneer nu heel langzaam de as van de motor wordt verdraaid, zal bij een goede motor de gemeten waarde met regelmatige intervallen wijzigen. Deze wijzigingen dienen bij een driepolige motor telkens op te treden, wanneer de as omwenteling verder gedraaid is (bij een vijfpolige motor treedt het verschijnsel na omwenteling op).
Zijn er 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.
Is er tijdens een groot gedeelte van de as-omwenteling geen verbinding, dan betekent dit dat een wikkeling onderbroken/doorgebrand is, of dat er een draad losgeraakt is die aan een collectorlamel bevestigd zou moeten zijn. In beide bovenstaande gevallen betekent dit dat de motor (indien mogelijk) gedemonteerd moet worden 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 nu heel langzaam de as van de motor wordt verdraaid, zal bij een goede motor de lamp/led met regelmatige intervallen aan-en-uit gaan (bij de schakeling met piëzozoemer ontstaan er toonhoogteverschillen). Dit aan-en-uit gaan dient bij een driepolige motor telkens op te treden, wanneer de as omwenteling verder gedraaid is (bij een vijfpolige motor treedt het verschijnsel na omwenteling op).
Ontstaan er 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.
Als 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 de motor (indien mogelijk) moet worden gedemonteerd om te zien wat het probleem is.

Vette koolborstels

Wanneer is geconstateert dat de koolborstels vettig zijn geworden door olie, dan moeten de koolborstels zonder meer moeten worden vervangen door nieuwe. Vette koolborstels uitwendig schoonmaken helpt niet, want de olie is diep in het poreuze materiaal opgezogen en die ingedrongen olie komt 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 slijten de koolborstels en de commutator eerder dan gewenst.

Schoonmaken van de collector

Wanneer de collector (commutator) 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 ontstaan bramen aan de lamellen. Door deze bramen zullen de koolborstels veel sneller slijten. Eventueel kunnen krasjes op de lamellen nog worden weg-gepolijst 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)