Physikalisch gesehen ist ein Elektromotor etwas, das Energie in die Bewegung eines Maschinenteils umwandelt, sei es ein Auto oder ein Drucker.Wenn der Motor im selben Moment aufhören würde, sich zu drehen, wäre die Welt unvorstellbar.
Elektromotoren sind in der modernen Gesellschaft allgegenwärtig und Ingenieure haben im Laufe der Jahrhunderte viele verschiedene Arten von Motoren hergestellt.
Viele Motoren sind Aktoren, das heißt, sie erzeugen durch die Anwendung eines Drehmoments Bewegung.Lange Zeit war die hydraulische Antriebskraft hydraulischer Antriebe der damalige Standard.Dieser Motortyp nimmt jedoch im 21. Jahrhundert mit der Weiterentwicklung elektrischer Antriebe und der Tatsache, dass elektrische Energie reichlich vorhanden und einfach zu steuern ist, zu.Ist einer der beiden besser als der andere?Oder das hängt von der Situation ab.
Übersicht hydraulischer Systeme
Wenn Sie jemals einen Wagenheber benutzt oder ein Fahrzeug mit Servobremsen oder Servolenkung gefahren haben, werden Sie vielleicht überrascht sein, dass Sie so viele Gegenstände ohne großen Kraftaufwand bewegen können.(Andererseits waren Sie möglicherweise zu sehr mit der Aufgabe beschäftigt, am Straßenrand einen Reifen zu wechseln, als dass Sie über diese Gedanken nachgedacht hätten.)
Diese und ähnliche Aufgaben werden durch den Einsatz hydraulischer Systeme ermöglicht.Ein hydraulisches System erzeugt keinen Strom, sondern wandelt ihn von einer externen Quelle in die benötigte Form um.
Das Studium der Hydraulik umfasst zwei Hauptbereiche.Unter Hydraulik versteht man die Verwendung von Flüssigkeiten zur Verrichtung von Arbeiten bei hohen Durchflussraten und niedrigen Drücken.„Altmodische“ Mühlen nutzen die Energie des Wasserflusses, um Getreide zu mahlen.Im Gegensatz dazu nutzt die Hydrostatik den hohen Druck und die geringe Fließfähigkeit von Wasser, um Arbeit zu verrichten.Was ist in der Sprache der Physik die Grundlage für diesen Kompromiss?
Macht, Arbeit und Raum
Die physikalische Grundlage für den Einsatz von Hydromotoren ist das Konzept der Kraftvervielfachung.Der Nettowert in einem System ist das Produkt aus der aufgebrachten Nettokraft und der um keine Zahl zurückgelegten Strecke Wnet = (Fnet)(d).Dies bedeutet, dass für die einer körperlichen Aufgabe zugewiesene Arbeitsbelastung die aufzuwendende Kraft reduziert werden kann, indem der Weg bei der Krafteinleitung vergrößert wird, wie beim Drehen einer Schraube.
Dieses Prinzip erstreckt sich linear auf zweidimensionale Szenen ab der Beziehung p=F/A, wobei p=Druck in N/m2, F=Kraft in Newton und A=Fläche in m2.In einem hydraulischen System, in dem der Druck p konstant gehalten wird, gibt es zwei Kolbenzylinder mit den Querschnittsflächen A1 und A2, die zu diesem Zusammenhang führen.F1/A1 = F2/A2 oder F1 = (A1/A2)F2.
Das heißt, wenn der Ausgangskolben A2 größer als der Eingangskolben A1 ist, ist die Eingangskraft proportional kleiner als die Ausgangskraft.
Elektromotoren machen sich die Tatsache zunutze, dass ein Magnetfeld Druck auf eine sich bewegende Ladung oder einen Strom ausübt.Eine rotierende Drahtspule wird zwischen den Polen eines Elektromagneten platziert, sodass das Magnetfeld ein Drehmoment erzeugt, das die Spule dazu bringt, sich um ihre Achse zu drehen.Diese Welle kann für viele Dinge verwendet werden, und kurz gesagt, der Motor wandelt elektrische Energie in mechanische Energie um.
Hydraulik vs. Elektromotoren: Vor- und Nachteile
Warum einen Hydraulikmotor, Verbrennungsmotor oder Elektromotor verwenden?Die Vor- und Nachteile jedes Motortyps sind so zahlreich, dass es sich lohnt, sie in jedem einzelnen Szenario zu berücksichtigen.
Vorteile von Hydraulikmotoren
Der Hauptvorteil von Hydraulikmotoren besteht darin, dass mit ihnen extrem hohe Kräfte erzeugt werden können.
Hydraulikmotoren verwenden eine inkompressible Flüssigkeit, die eine genauere Steuerung des Motors und damit eine höhere Präzision bei der Bewegung ermöglicht.Unter schweren mobilen Geräten sind sie sehr nützlich.
Nachteile von Hydraulikmotoren
Hydraulikmotoren sind ebenfalls eine teure Option, das gesamte Öl wird verbraucht, was sehr schlecht funktioniert, die verschiedenen Filter, Pumpen und Öle müssen überprüft, gewechselt, gereinigt und ersetzt werden.Verschüttete Flüssigkeiten können Gefahren für die Sicherheit und die Umwelt darstellen.
Vorteile des Motors
Das Öffnen des Hydraulikmotors ist nicht sehr schnell, der Motor ist sehr schnell (bis zu 10 m/s).Sie verfügen im Gegensatz zu Hydraulikmotoren über programmierbare Geschwindigkeiten und Stopppositionen, die die erforderliche hohe Präzision bei der Positionierung ermöglichen.Elektronische Sensoren sind in der Lage, eine präzise Rückmeldung über Bewegung und ausgeübte Kraft zu geben.
Nachteile von Motoren
Diese Motoren sind im Vergleich zu anderen Motoren komplex und schwierig zu installieren und im Vergleich zu anderen Motoren äußerst störanfällig.Bei den meisten davon besteht der Nachteil darin, dass Sie im Gegensatz zu Hydraulikmotoren mehr Kraft und einen größeren und schwereren Motor benötigen.
Einführung in pneumatische Antriebe
Pneumatische, elektronische oder hydraulische Aktoren können in bestimmten Szenarien problematisch sein.Der Unterschied zwischen pneumatischen und hydraulischen Antrieben besteht darin, dass hydraulische Motoren den Wasserfluss nutzen, während pneumatische Antriebe Gas verwenden, normalerweise normales Gas.
Pneumatische Antriebe sind dort von Vorteil, wo reichlich Luft vorhanden ist, daher ist ein Gaskompressor ein Muss.Andererseits sind diese Motoren sehr ineffizient, da der Wärmeverlust im Vergleich zu anderen Motortypen sehr groß ist.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 13. Februar 2023