wissel stroom in de modelbouw

(originele topic naam: hoe werkt een borsteloze motor)

zal wel eerder zijn gevraagd, maar ik kon het echt niet vinden bij zoeken.(of ik kreeg 3000 resultaten )

dus, hoe werkt een borsteloze motor?(we gaan even van een fietsbel outrunner uit)
en waarom zijn ze duurder dan een gewone motor?
zoveel zit er niet in :P

we hebben:
een boel magneetjes, aan de andere kant een boel spoelen, daar zitten 3 draadjes aan, that's all?
dus de vraag zou beter kunnen zijn, hoe werkt een borsteloze regelaar?
maakt die gewoon een soort pulserende stroom verspreid over 3 draadjes?
en hoe regel je de polariteit?
wisselt de stroom gewoon sneller als je meer gas geeft?
ik snap het niet!!!(ander vroeg ik het ook niet )

zouden ze trouwens niet eens in de faq kunnen zetten hoe zo'n ding werkt?

[ron van sommeren]

http://www.modelbouwforum.nl/phpBB2/...254&highlight=

Oorspronkelijk geplaatst door ron van sommeren

Borstelloze motoren zijn 3-fasen motoren (BLDC=brushless direct current). Het zijn in feite borstelmotoren waarbij de mechanische commutator (koolborstels en lamellen) vervangen is door een elektronische commutator, de regelaar (slecht woord in dit geval, de regelaar regelt niets, hij 'stelt'). Om te kunnen 'regelen' heeft de regelaar informatie nodig over de motor: rotor-positie en rotor-snelheid. Indien sensoren gebruikt worden, leveren die de informatie. Een sensorloze regelaar gebruikt (leest) de spanning die in de niet-bekrachtigde phase ge-induceerd (er zijn telkens slechts twee fases tegelijk actief) wordt als informatiebron. Om die te meten spanning te krijgen, moet de motor draaien. Maar om te draaien heeft de regelaar goed synchronisatie-signalen nodig. Het kip of het ei probleem. Daarom doet de regelaar in het begin wat vreemde dingen, om toch goede startinformatie te krijgen, de propellor 'wiebelt' of 'zoekt' even. Geen probleem bij vliegtuigen maar niet zo goed voor een flitsende start met een auto.

Borstelloze motoren hebben een hoger rendement, hebben een hogere vermogens/gewichtsverhouding, een veel langere levensduur (mits je niet op beton kwakt ) en zijn, bij voldoende aantallen, goedkoper te maken want minder onderdelen. Bij dit alles ga ik natuurlijk uit van gelijkwaardige materialen en technieken in de borstel- en in de borstelloze motor.

Animaties en simulaties van borstelloze motoren:
http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=216928

dat maakt het wel duidelijk, ongeveer.
thnx!
dus als ik het goed begrijp regelt de regelaar alles.
hij heeft een soort sensor die voelt hoe de rotor staat(dat snap ik niet)
en dan gaat hij pulseren, precies zodat hij netjes rond draait

[edit]
ik snap het!
die spoel die niet aan staat levert stroom op, met die stroom bepaald hij waar de rotor is.(mooie dingetjes zijn die regelaars)
dus dan zou je inderdaad in het begin iets raars krijgen omdat er dan nog geen stroom van de motor komt
maar waarom zijn borsteloze motoren dan zo duur?
dan zouden juist de regelaars duur zijn

[ron van sommeren]

Daarom doen borstelloze motoren bij starten even een dansje, de software probeert zo uit te vissen wat de rotorpositie is.

Borstelloze motoren zijn duurder omdat ze van betere kwaliteit zijn (magneten!) en omdat er minder van verkocht worden. Die Speedxyz motoren worden honderdduizenden per per jaar van geproduceerd, worden in allerlei huishoudelijke apparaten, auto's, audio en video-apparatuur gebruikt.

oke, topic kan weg geloof ik, mij is het duidelijk, en er zijn al andere topics waar het in staat.

ik zal maar niet gaan vragen over details he?

ik kan ook de titel veranderen, ik heb nog wel wat onderwerpen die ik niet snap.
hoe werkt een wissel stroom motor dan,
zou je een wissel stroom bat kunnen maken,
wat is lithium, wat is polymer, wat is een ion,
hoe werkt zo'n regelaar nou precies(echt precies bedoel ik dan)
en ik kan nog wel wat bedenken, wat is het voordeel van wisselstroom, maar dan raken we op dingen die niks met dit topic, laat staan met modelbouw te maken hebben.

dus tenzij iemand nog wat wil zeggen, gooi maar dicht!

[Ernst Grundmann]

Ik ben al begonnen om een uitleg van de werking van elektromotoren te schrijven. Het probleem is dat er heel erg veel te schrijven valt en dat ik het voor iedereen begrijpelijk moet zien te houden. Wanneer het klaar is durf ik niet te zeggen maar het zal nog wel even duren.

Maar voor Pepijn-Zager toch een klein stukje, heel erg versimpelt.

In een elektromotor met koolborstels zitten een aantal permanente magneten. Ook zit er een anker in dat kan draaien en wat voorzien is van spoelen die elektromagneten vormen als er stroom door loopt. Wanneer je spanning op de koolborstels zet zal er dus stroom door een spoel van het anker gaan lopen. Dat anker wordt daardoor magnetisch, het wordt bijvoorbeeld een magnetische noordpool. Die wordt door de dichtstbij zijnde magnetische zuidpool van de permanente magneten aan getrokken dus gaat het anker draaien. Doordat het anker verdraait zal de aansluiting van de spoel ook verdraaien waardoor de koolborstel op de volgende aansluiting komt. Daardoor wordt de volgende spoel een magnetische noordpool die op zijn beurt weer wordt aangetrokken door de permanente magneet. Omdat door de koolborstels steeds overschakelen naar de volgende spoel zal de noordpool van het anker nooit bij de zuidpool van de permanente magneten komen en blijft de motor draaien.
Als je de spanning omkeerd zal de spoel van het anker een magnetische zuidpool worden en niet meer aangetrokken worden maar juist afgestoten. Het resultaat is dat de motor de andere kant op gaat draaien maar verder is de werking precies hetzelfde.

Een borstelloze motor werkt eigenlijk op hetzelfde principe maar zijn er geen koolborstels die voor het omschakelen zorgen, dat doet de regelaar.
Via twee draden wordt stroom door een spoel gestuurd die daardoor magnetisch wordt. Stel het wordt weer een noordpool. Die zal dan door de dichtstbij zijnde zuidpool worden aangetrokken dus verdraaid het anker een stukje. Als er dan verder niets gebeurt zal de motor daar stil blijven staan. De regelaar schakeld echter de stroom naar de spoel uit en naar de volgende spoel in. Het anker verdraaid weer een stukje en weer moet de regelaar overschakelen. Dat overschakelen moet dus steeds op precies het juiste moment gebeuren anders zal de motor niet gaan draaien of blijven draaien. Hoe "weet" de regelaar nu wanneer hij om moet schakelen? Omdat er steeds maar twee draden worden gebruikt is er steeds één over waar "niets" mee gedaan wordt. Nu dat klopt niet want de regelaar gebruikt deze draad om te meten in welke positie het anker zich bevindt. Zo "weet" de microprocessor in de regelaar precies wanneer hij de stroom naar de volgende spoel moet overschakelen. Als de motor sneller gaat draaien zal er sneller overgeschakeld worden en omgekeerd natuurlijk. Wil je de motor de andere kant op laten draaien dan moet je twee van de drie draden omwisselen. Welke twee maakt niet uit, de stroom door de spoelen wordt daardoor omgekeerd dus zal hij de andere kant op draaien.

Een wisselstroom batterij kan je NIET maken. Dat is natuurkundig gewoon onmogelijk!

Lithium is een metaal dat in zuivere vorm heel erg corrosief is. Als je een stukje zuiver Lithium aan water blootstelt kan het spontaan in de fik vliegen. Het behoort tot de zelfde reeks metalen als Natrium en Kalium. Vraag je scheikunde leraar maar eens naar deze metalen.

Een polymeer is een heel groot molecuul dat opgebouwd is uit vele kleine moleculen die op een speciale manier samen gevoegd zijn. Vrijwel alle kunststoffen zijn op de ene of andere manier polymeren. Een mooi voorbeeldje is epoxy lijm. Dat zijn twee chemische stoffen die op zich niet veel doen. Ze lijmen vrijwel niet en zijn dik vloeibaar. Voeg je ze echter samen dan ontstaat er een chemische reactie waarbij de kleine moleculen "samenklonteren" en zo hele grote moleculen vormen. Het resultaat is dat het een stevige en uiteindelijk keiharde verbinding vormt.

Een ION is een positief geladen deeltje. Het "tegenovergestelde" is een electron.

Hoe een regelaar werkt heb ik eigenlijk bij de werking van de motor al besproken.

Het voordeel van wisselstroom is dat je het heel makkelijk omhoog en omlaag kan transformeren met transformatoren. Hierdoor kan je de verliezen tijdens het transport beduidend lager maken. Klein voorbeeldje:
Stel je hebt 100V 100Amp nodig.
Stel de kabel tussen de centrale en jou is 10km lang en heeft een weerstand van 100Ohm. Het verlies over die kabel is dan 100Ohmx100A=10.000Volt.
Dat betekent dus dat je in de centrale 10.100V op de kabel moet zetten om bij jou nog 100V over te hebben als je 100A gebruikt. Het vermogens verlies over de kabel is maar liefst 10000Vx100A=1.000.000Watt. In vergelijking tot het vermogen dat jij gebruikt (100Vx100A=10.000Watt) zijn die verliezen wel enorm.
Daar komt bij dat als je minder stroom gaat gebruiken de spanning omhoog zal gaan omdat de verliezen over de kabel minder worden. Je hebt dus ook een erg instabiele spanning die zelfs gevaarlijk hoog kan oplopen.
Door nu in de centrale de spanning met transformatoren heel hoog op te voeren zullen de stromen door de kabel minder worden. Als de stromen minder worden zullen de verliezen in de kabel ook minder worden.
Bij elke stad staan transformatoren die de hele hoge spanning weer omlaag brengen zodat er ongveer 10.000V de stad in gaat. In de stad staan op diverse plaatsen transformatorhuisjes die van die 10.000V weer 220V voor de huizen maakt. Er worden transformatoren gebruikt die "regelbaar" zijn. Als de belasting variëerd wordt de transformator automatisch bij geregeld zodat de spanning zo veel mogelijk stabiel blijft.

Ik hoop dat je hier iets aan hebt

tuurlijk!
al had ik die paar laatste niet echt als serieus vraag bedacht.
maar toch bedankt voor je antwoord, zou best leuk zijn, wisselstroom batterijtjes :P

ik denk dat een wisselstroom motor het zelfde werkt als een borsteloze, maar hoe weet het stopcontact waneer hij moet omschakelen?

toch wel interessant om het over wissel stroom te hebben :P
heb de naam even aangepast

[ron van sommeren]

Oorspronkelijk geplaatst door pepijn-zager

... hoe weet het stopcontact waneer hij moet omschakelen?

Domme vraag, dat hoor je te weten: op even dagen loopt de stroom kloksgewijs, op oneven dagen tegen de klok in. Op zon- en feest-dagen loopt de stroom verticaal. Zo is iedereen tevreden.

oja, en is dat Europees vastgesteld?

ik vind het toch eigenlijk best stom dat elk kind uitgelegd krijgt hoe een motortje werkt, en met paralel en seri, plus en min.
maar er zijn volwassenen die mij niet uit kunnen leggen hoe wissel stroom werkt.
terwijl wissel stroom in de hele(waar ze stroom hebben) wereld uit het stop contact komt!
mijn vader wist alleen te vertellen dat we op 50 hertz wisselen.
maar dan snap ik niet hoe een wissel stroom motor hard en zacht gaat, tenzij hij het in de motor nog eens vrolijk omvormt tot gelijk stroom.

[ron van sommeren]

Googlen op 'ac' EN 'dc'.

[Dirk]

De wisselstroom motor bestaat niet, er zij "tig" soorten die allen weer anders werken....

Synchrone en asynchrone, 1 en 3 fase, inductie motoren etc....

B.v. de motortjes zoals die in "Märklin" treintjes zitten/zaten werken identiek aan gelijkstroom motoren (koolbostel en commutator), met dit verschil dat de permanente magneet vervangen is door een electro magneet (spoel) .... hierdoor blijven de magneet velden t.o.v. elkaar "consistent" ... probleempje is wel dat je wisselstroom niet kan ompolen, dus om "achteruit" te gaan moet je door middel van een relais de electromagneet "ompolen" t.o.v. het anker ....

[Ernst Grundmann]

Het stopcontact "schakelt" steeds om en doet dat met een vast ritme van 50x per seconde. Dat komt overeen met 50x60=3000x per minuut. Een elektromotor bestaat uit minimaal 2 polen zodat het toerental op 3000/2=1500omw/min uit komt. DAT STAAT VAST en kan dus ook niet veranderd worden. De enige manier waarop je een wisselstroom motor in toerental kan veranderen is door de frequentie te veranderen. De frequentie van het lichtnet veranderen gaat niet dus staat het toerental daarmee vast.

Natuurlijk heb ik het hier allemaal veel te simpel voorgesteld. Zoals Dirk al schreef zijn er synchroon en asynchroon motoren. Een synchroon motor zal, zoals het woord als suggereerd, synchroon met het lichtnet lopen. Dus is die 1500omw/min een vast gegeven. Het anker van deze motoren is een permanente magneet met twee of meer polen. Toch kan je het toerental wel verlagen! Dat doe je door de motor meer polen te geven. Als je in plaats van 2 polen 5 polen gaat gebruiken dan zal het toerental 3000/5=600omw/min bedragen. De rest kan je natuurlijk makkelijk zelf uitrekenen.
Een mooi voorbeeld is het motortje in een citruspers. Het anker is meestal twee polen maar de stator is meestal iets van 10 polen. Dit motortje zal bij het aanzetten eerst een beetje rommelen om dan in de ene of andere richting te gaan draaien met slechts 300omw/min. Als er een anker met 3 polen gebruikt zou worden dan zou de motor altijd in de zelfde richting gaan draaien. Helaas is dat niet mogelijk want elke magneet heeft altijd 2 polen. Door dat even aantal zal de motor willekeurig een bepaalde richting op gaan draaien.

Een asynchroon motor heeft geen permanente magneet maar een set kortgesloten wikkelingen in het anker. Door de transformator werking zal er in die wikkelingen een spanning opgewekt worden. Een andere naam voor deze motoren is dan ook wel inductie motoren. Omdat de wikkelingen kortgesloten zijn zal er een flinke stroom gaan lopen waardoor er een magnetisch veld in en om het anker ontstaat. Dat veld zal door het magnetische veld van de veld wikkelingen aangetrokken of afgestoten worden zodat het anker gaat draaien. In theorie zal deze motor ook 1500omw/min. gaan draaien maar dat kan niet. De reden is simpel als het toerental gelijk is aan het wisselende veld zal er geen transformatorwerking meer optreden, er is geen inductie meer. Er wordt dus geen stroom meer in het anker opgewekt en er is geen magnetisch veld meer om af te stoten of aan te trekken. In de praktijk zullen deze motoren dus altijd net iets onder de 1500omw/min. draaien. Als je op die motoren gaat kijken zal je zien dat heel vaak 1440omw/min wordt opgegeven.
Het voordeeel van deze motoren is dat er geen koolborstels nodig zijn waardoor de motoren simpel zijn en een lange levensduur hebben. Veruit de meerderheid van de motoren die je in fabrieken en dergelijke tegen komt zijn dit soort motoren.
Zie in een fabriek nu zo'n motor en het toerental daarvan is (binnen bepaalde grenzen) regelbaar dat is die motor niet op het lichtnet aangesloten. Althans niet direct. Er zit dan een frequentie regeling tussen die de 50Hz omzet in een wisselspanning met een regelbare frequentie. Bijvoorbeeld regelbaar tussen de 25 en 100Hz. De motoren moeten er natuurlijk ook geschikt voor zijn en er komt meer bij kijken dan alleen de frequentie regelen maar dat is het principe.

Dan de motoren waarbij de stroom door zowel het anker als de veldwikkelingen loopt. Bijvoorbeeld de Märklin motortjes van Dirk maar ook de stofzuigemotoren of boormachine motoren. Omdat de stroom daar door beide wikkelingen loopt en dus ook gelijktijdig omkeert (wisselstroom) zullen de magnetische velden ook gelijktijdig omkeren. Het blijft dus hetzelfde de ene zal aangetrokken worden en de andere afgestoten. De motor zal gaan draaien in een vaste richting en ook blijven draaien. Als hij de andere kant op moet draaien moet je dus de stroom door of het anker of het veld omkeren.
Het toerental van deze motoren wordt echter niet bepaald door de frequentie maar op precies dezelfde manier als het toerental van de gelijkstroom motoren die wij gebruiken. Bij deze motoren kan je het toerental dus wel verlagen of verhogen door de spanning te verlagen of te verhogen. Een stofzuigermotor kan makkelijk 6000omw/min. draaien!
Voordeel van deze motoren: sterker (meer koppel), hogere toerentallen en simpele toerental regeling. Nadeel: meer herrie en koolborstels die slijten.

[jomm]

Max, begrijp eindelijk iets meer van motoren en het hoe en wat ervan. Bedankt voor de deskundige en, vooral voor de leken onder ons, begrijpbare uitleg, TOP!!!

zeker!

heb in een dag geleerd hoe een borsteloze motor werkt, wat het voordeel is van wissel stroom, dat je geen wissel stoom batterijtjes kan maken , hoe een wissel stroom motor werkt, en nog wat dingetjes.