Elektrisk motor
From Wikipedia, the free encyclopedia
En elektrisk motor eller elektromotor er en maskin som omformer elektrisk energi til mekanisk energi i form av roterende eller lineær bevegelse. Den motsatte prosessen der mekanisk energi omformes til elektrisk energi skjer i en generator. Selv om en gjør forskjell på motorer og generatorer, kan mange motortyper også brukes som generatorer. Derfor er det vanlig i fagsammenheng å heller snakke om elektriske maskiner.
De fleste elektriske motorer bygger på prinsippet om at en strømførende elektrisk leder hvis utsettes for et magnetisk felt, blir påvirket av en kraft. Denne kraften kalles for lorentzkraften. En motorkonstruksjon er laget for å frembringe sterke magnetiske felter som virker på den roterende delen. Ofte er det feltet fra den stillestående delen, kalt statoren, som frembringer et elektromagnetisk moment på en rotor med mange strømførende ledere. Rotoren er tilknyttet en aksling som igjen kan tilknyttes en arbeidsmaskin. Arbeidsmaskinen kan være alt fra en pumpe eller kompressor til symaskin eller harddisk. Rotoren får sin strøm via enten kommutator eller sleperinger, men kan også være helt uten kontakt med noe ekstern strømforsyning. I det siste tilfellet induseres strømmen i rotoren fra statoren, noe som er tilfelle i en asynkronmotor.
De aller første motorene var mer å betrakte som roterende innretninger; de hadde ikke noen praktisk funksjon. Årsaken var svært liten ytelse. En regner at de første slike roterende elektriske apparater ble konstruert i 1820-årene. Først etter mange år med eksperimenter greide Moritz Hermann von Jacobi i 1838 å lage en motor som hadde ytelse nok til å drive en båt med passasjerer. Ved siden av Jacobi regnes Thomas Davenport og Charles Grafton Page som opphavsmenn til den elektriske motoren.
Mange av 1800-tallets mest kjente vitenskapsmenn og ingeniører arbeidet intenst med å utvikle praktiske motorer og elektriske systemer, blant annet Thomas Alva Edison, Werner von Siemens og Nikola Tesla. Veien frem til en vellykket elektrisk motor var lang og vanskelig, og en regner at det aller første vellykkede systemet for kraftoverføring, kraftproduksjon og motordrift ble konstruert av Mikhail Dolivo-Dobrovolskij i 1891. Dette systemet ble presentert ved den elektrotekniske utstillingen i Frankfurt og regnes som et historisk vendepunkt. Etter dette ble gradvis alle industribedrifter elektrifisert og motorisert, dermed ble det slutt på fabrikker med reimdrift og akslinger for å drive sine produksjonsmaskiner.
Elektriske motorer produseres i et vidt spekter av ytelser og utførelser. Ytelsen kan være fra noen få mW (0,001 W) til rundt 100 MW (100 000 000 W). For motorer med stor ytelse er det alltid snakk om forsyning med høyspenning, altså spenning over 1000 V. Turtall, vekt, volum, behov for vedlikehold, støy og virkningsgrad er blant de mange faktorer som er av interesse ved valg av motorer. Det er imidlertid ikke alle motortyper som egner seg for alle formål. Tradisjonelt har likestrømsmotorer vært overlegne når det gjelder turtallsregulering, asynkronmotorer egner seg for de fleste formål og krever svært lite vedlikehold, mens synkronmotorer egner seg best for meget store ytelser og konstant hastighet. Med introduksjon av kraftelektroniske omformere har asynkronmotoren fått enda større utbredelse fordi den med slik utrustning enkelt kan styres med hensyn på moment og turtall.
Når det gjelder små motorer til bruk i applikasjoner som husholdningsapparater, håndholdt verktøy og kontormaskiner finnes en rekke spesialmotorer. Disse utmerker seg først og fremst med sin enkle konstruksjon egnet for masseproduksjon. De har ofte lav virkningsgrad og ytelse, men er spesielt tilpasset bruken, de er dermed ofte en integrert del av apparatet.
Elektriske motordrifter er den største sluttbrukeren av elektrisk energi, med 43-46 % av totalen. Små motorer er flest i antall. Størst energiforbruk står mellomstore motorer på 0,75 til 375 kW for, mens motorer over 375 kW bruker en forsvinnende liten del av totalen. Det blir dermed av stor betydning i et ressursperspektiv å fokusere på virkningsgrad og energibruk i mindre og mellomstore motorer. Virkningsgraden for mellomstore motorer kan være over 95 %, men ofte velges motorer i industriaplikasjoner som er større enn det som egentlig er nødvendig. Med bedre tilpasning kan en forbedre energiutnyttelsen, det samme gjelder bruk av kraftelektroniske omformere til applikasjoner der driftsforholdene endres mye.