Hoe lees ik de karakteristiek van een DC motor?

Een motorkarakteristiek is een grafiek waaruit kan worden afgelezen welk koppel een bepaalde motor beschikbaar heeft bij een specifiek toerental. In deze blog wordt uitgelegd hoe de motorkarakteristiek van een DC (gelijkstroom) motor eruit ziet en op welke manier deze moet worden gelezen. Daarbij wordt onderscheid gemaakt tussen een borstelloze uitvoering en een DC motor mét borstels.

Bij het lezen van de motorkarakteristiek van een DC motor met borstels wordt uitgegaan van het koppel dat nodig is om een last te bewegen. Wanneer dit koppel bekend is, kan vervolgens uit de grafiek worden afgelezen welk toerental hierbij hoort en hoeveel stroom op dat moment wordt opgenomen.

Over het algemeen ziet de motorkarakteristiek van een DC motor (met borstels!) eruit als in onderstaande figuur weergegeven.

Figuur 1. Motorkarakteristiek van een DC motor met borstels

In het voorbeeld weergegeven in figuur 2 hoort dus bij 25 mNm een toerental van 2.000 rpm en een stroom van ca. 0,76 A. Deze grafiek geeft verder aan dat dit koppel, toerental en vermogen níet de optimale waarden zijn voor dit type motor. Dit komt omdat de nominale (lees: optimale) waarden gelden bij een toestand waarin het rendement van de motor ongeveer maximaal is. Omdat het werkpunt in de praktijk niet altijd zal samenvallen met deze waarden, zal het rendement op dat moment lager liggen waardoor de motoren in de praktijk vaak warmer worden dan verwacht. 

Figuur 2. Belangrijkste kenmerken DC motor met borstels

Naast het koppel beïnvloedt ook de spanning op de spoelen van de motor het uiteindelijke toerental. Dit effect is te zien in figuur 3.

Figuur 3. Verband tussen spoelspanning, koppel en toerental

Dit betekent dat bij een gegeven spoel de snelheid is te verhogen (en hiermee tevens het koppel) door de spoelspanning te verhogen. Een nadeel hiervan is het slechtere rendement dat ervoor zorgt dat de temperatuur snel oploopt. Bij het opvoeren van de spanning is het dus belangrijk de inschakelduur in de gaten te houden.

Door de spanning te verlagen zal de motor langzamer lopen. Dit wordt ook wel gebruikt om het geluid van de motor – en een eventuele tandwielkast – te reduceren.

Borstelloze DC motoren

Bij borstelloze motoren is het voor de gebruiker beduidend eenvoudiger. Deze motoren beschikken namelijk altijd over elektronica voor het regelen van onder andere de stroom door de spoelen en hiermee het koppel dat de motor levert. Boven een bepaald toerental is de spanning te klein om de tegen-EMK te overwinnen en loopt het koppel terug. Dit effect is te zien in figuur 4.

Figuur 4: Koppel-toerental kromme voor een borstelloze DC motor

Omdat de stroom bij dit soort motoren elektronisch wordt geregeld, biedt dit tevens de mogelijkheid om de motor gedurende korte tijd te ‘oversturen’. Er wordt dan een hogere stroom doorgelaten waarvan de waarde soms meer dan drie keer hoger is dan nominaal. Uiteraard is dan ook de warmteontwikkeling veel hoger. Om die reden is voor een motor die tijdens zijn werkingscyclus vaak wordt ‘overstuurd’, de toelaatbare inschakelduur korter.

Bij zeer lage snelheden, werkt de motorregeling niet bijzonder goed. Vooral bij motoren met een gering aantal polen is de fluctuatie van het koppel over een omwenteling zo groot, dat een constante beweging niet meer mogelijk is. Bij deze motoren ligt de ondergrens op ca 1/8 * van de nominale snelheid. Wanneer een nog lagere snelheid gewenst is zal een tandwielkast noodzakelijk zijn.

Vaak wordt in de catalogus van een leverancier een enigszins ‘geïdealiseerde’ voorstelling van de motorkarakteristiek gegeven. Wie zich daarvan bewust is zal niet de onder- en bovengrenzen opzoeken. 

Figuur 5: Snelheidsverhouding van hoge naar lage snelheden met een vlak koppel

Meer informatie?

Wilt u meer informatie over DC motoren of over één van onze andere producten, neem dan contact met ons op via telefoonnummer 0348 - 495 172 (NL) of 015 - 451 840 (BE). U kunt natuurlijk ook het contactformulier invullen.