Sähkömoottorityyppejä ja niiden käyttökohteita

Insinöörin alkuperäiseksi tehtäväksi voidaan hyvinkin katsoa tehdä apuvälineitä auttamaan ihmistä erilaisissa elämään liittyvissä tehtävissä. Sen lisäksi tekniikka on kuitenkin kehittyessään tehnyt mahdolliseksi toimintoja, joita ihmisen ei ikinä uskottu pystyvän hallitsemaan, mainittakoon nyt esimerkkinä vaikka lentäminen. Tärkeänä osana insinöörien työkalupakkia ovat liikettä tuottavat laitteet eli moottorit. Tiede on paljastanut, että niin kemialliset kuin sähköisetkin moottorit perustuvat samoihin atomitason ilmiöihin. Tämä nähdään siinäkin, että kemiallinen energia voidaan muuttaa sähköiseksi erilaisissa laitteissa kuten vaikka akut, paristot, polttokennot. Nykyään hallitaan erinomaisesti useiden erilaisten sähkömoottorien suunnittelu ja rakentaminen. Sähkömoottorit voivat suurimmillaan olla pienen talon kokoisia ja pienimmillään vakiomallit voivat olla lähellä riisinjyvän kokoa. Mikro- ja nanokokoisia moottoreita kehitetään nykyään useilla erilaisilla periaatteilla. On selvää, että fysikaalisten ilmiöiden merkitys muuttuu moottoreiden koon muuttuessa: Vaikka nykyinen moottorien kokoluokka perustuu magneettikenttiin, voivat mikro- ja nanoluokan moottorit perustua sähkökentän voimaan, tai vaikka pietsosähköiseen ilmiöön.

...

Katso: Space Vector/Phasor

Synkroniset moottorit

Synkronimoottori on saanut nimensä sitä, että siinä roottori pyörii tahdissa lukkiutuneena staattorin magneettikenttään. Jos kuorman momentti ylittää roottorin momenttikyvyn, moottori menettää momenttinsa ja niin sanotusti putoaa tahdista, mikä voi olla raju tapahtuma, jota tulee välttää.

...

Katso: How does an Alternator Work

Induktiomottorit

Induktiomoottori on yksinkertaisen rakenteensa puolesta luultavasti yleisin teollisuudessa käytetty moottorityyppi. Käynnistettäessä perustyyppinen induktiomottori ilman taajuusmuuttajaa, se tuottaa maksimia pienemmän momentin, mikä pitää huomioida käyttökohteita valittaessa; moottori soveltuu hyvin kohteisiin, kuten pumppuihin ja tuulettimiin, joissa käynnistettäessä on pieni momentti.

...

Katso: Single Phase Induction Motor, How it works ?

Tasavirtamottorit

Tasavirtamoottorit ovat helppoja säätää muuttamalla ankkuripirin (tässä tapauksessa roottorissa) jännitettä. Mottorin vaatima kommutaattori on kuitenkin hankala valmistaa, joten moottorista tulee kallis. Lisäksi kommutaattori vaatii sähkön johtamisen roottoriin niin sanottujen harjojen avulla, jotka hankaavat roottorin mukana pyöriviä kommutaattorin lamelleja. Tämä hankaus saa harjat ja lamellit kulumaan, mikä merkitsee sitä, että moottori tarvitsee aika-ajoin huoltoa. Suurissa mottoreissa harjat tehdään hiilestä ja niiden kuluminen synnyttää mottoriin hiilipölyä, mikä voi syttyä palamaan. Varsinkin huonosti säädetty kommutattori voi kipinöidä, mistä voi joissakin tapauksissa syntyä tulipalon tai räjähdyksen vaara.

...

Katso: DC Motor, How it works?

Harjattomat tasavirtamoottorit

Harjaton tasavirtamoottori on perusrakenteeltaan kuin synkronimottori; kuitenkin moottoria syötetään tasavirralla ja sen kehittämä vastajännite on tasavirtaa. Tällainen moottori vaatii toimiakseen ohjausyksikön, joka osaa ohjauksen mukaan muuttaa eri vaiheisiin menevää jännitettä oikeassa tahdissa. Ohjausyksikkö ja moottori voidaan toisinaan hankkia erikseen jopa eri valmistajilta, kun taas toisinan ne ostetaan yhtenä settinä. Tyypillisesti roottorin paikasta saadaan ohjausyksikölle tieto virran mittauksen ja/tai Hall-anturien avulla.

Katso: Brushless DC Motor, How it works ?

Askelmoottorit

Askelmoottorit on kehitetty kestomagnetoiduiksi synkronimoottorien versioiksi, joita on helppo ohjata yksinkertaisen mikro-ohjaimen avulla ilman mutkikasta taajuusmuuttajaa. Askelmoottorin ohjaus ei muutu sinimuotoisesti, vaan vaihejännitteitä ohjataan mikro-ohjaimen avulla mielivaltaisella askellusnopeudella kiintein jänniteportain. Eri moottorityypeissä askelustarkkus voi olla hyvin erilainen. Moottorin napaluku on tärkeä tekijä askellustarkkuuden määrittelyssä ja lisäksi puhutaan eri tyyppisistä askelista kuten kokoaskeleesta, puoliaskeleesta ja mikroaskeleesta. Pitomomentti ei yleensä ole sama kaikissa askeltyypeissä. Askelmoottoreissa on usein erilainen napaluku staattorissa ja roottorissa.

...

Katso: How Stepper Motor Works - 2

Synchronous 3-phase reluctance and salient pole motors

The field winding in a round rotor (left) and salient rotor (right) are compared in the Figure below according to Nasar /9/.

...