Lernkontrolle Motoren Lösungen

PM2e / Elektronik / Formativer Test
Lernkontrolle Motoren Lsg.doc 1
Lernkontrolle Motoren
Zeit 45 Min.
40 40 Pkt.
Hinweise Wird nicht benotet!
Lösen Sie die Aufgaben auf separatem Papier.
Ich wünsche Ihnen viel Erfolg!
Aufgabenstellung 1. Wie kann Dreiphasenwechselstrom erzeugt werden?
Dreiphasige Wechselspannung wird durch ein rotierendes Magnetfeld (Drehfeld) in 3
um 120 Grad (elektrisch) versetzten Wicklungssträngen induziert.
2. Wie nennt man die Spannung zwischen zwei Aussenleitern?
Aussenleiterspannung, verkettete Spannung, Polleiterspannung oder Leiterspannung
3. Wie nennt man die Spannung zwischen einem Aussenleiter und dem
Neutraleiter?
Strangspannung, Sternspannung oder Phasenspannung
4. Welche beiden Schaltungen sind bei Drehstrom-Verbrauchern möglich?
Sternschaltung und Dreieckschaltung
5. In welchem Verhältnis steht die Strangspannung zur Leiterspannung bei
Sternschaltung?
Strangspannung : Leiterspannung = 1 : Wurzel(3)
6. Vergleichen Sie Leiterspannung und Strangspannung bei
Dreieckschaltung.
Leiterspannung = Strangspannung
7. Welche Aufgabe hat der Neutralleiter eines Drehstromnetzes bei
ungleichmässiger Belastung?
Im Neutralleiter fliesst ein Ausgleichstrom.
1 Pkt.
1 Pkt.
1 Pkt.
1 Pkt.
1 Pkt.
1 Pkt.
1 Pkt.

PM2e / Elektronik / Formativer Test
Lernkontrolle Motoren Lsg.doc 2
8. Erklären Sie den Begriff Verkettung!
Unter Verkettung versteht man das Zusammenschalten der Stränge in einem
dreiphasigen System. Durch das Verketten der Stränge können Übertragungsleitungen
eingespart werden.
9. Was versteht man unter einem Vierleiter-Drehstrom-Netz?
Ein Vierleiter-Netz ist ein Netz, das von einem Transformator in Sternschaltung
gespeist wird. Es enthält ausser den drei Aussenleitern (Phasen) einen Mittelleiter
(Neutralleiter, N-Leiter).
10. Erklären Sie die Begriffe Leiterspannung und Strangspannung!
Die Leiterspannung U ist beim verketteten Drehstrom die Spannung zwischen zwei
Leitern (Aussenleitern). Die Strangspannung U Str ist die an einem Strang auftretende
Spannung (Spannung zwischen einem Aussenleiter und dem Neutralleiter).
11. Unter welcher Bedingung kann bei der Sternschaltung auf den Anschluss
des Neutralleiters am Verbraucher verzichtet werden?
Bei symmetrischer Belastung ist die Summe der Aussenleiterstöme Null, der Neutralleiter
wäre stromlos. Beispiel: Drehstrommotoren haben keinen Neutralleiteranschluss
der Wicklungen. Bei gleicher Belastung der 3 Phasen (symmetrische Belastung) braucht
der Neutralleiter nicht angeschlossen zu werden.
12. Warum sind Niederspannungsnetze meist als Vierleiternetze ausgeführt?
Niederspannungsnetze sind wegen der meist unsymmetrischen Belastung Vierleiternetze.
Der Neutralleiter führt bei «Schieflast» den Ausgleichstrom.
Der Neutralleiter wird in Niederspannungsanlagen meist geerdet und kann für
Schutzmassnahmen verwendet werden (PEN-Leiter). Hochspannungsnetze werden
meist als Dreileiternetz ausgeführt.
13. Welche Energieumwandlung findet in einem Elektromotor statt?
Elektrische Energie wird in mechanische Energie umgewandelt.
14. Welcher Teil der Maschine wird als Anker bezeichnet?
Der Maschinenteil, in dem durch Drehung gegen ein magnetisches Feld elektrische
Spannung erzeugt wird. Andere Bezeichnungen für Anker: Rotor, Läufer
(Leiterschleife)
15. Welche Aufgabe hat die Erregerwicklung einer elektrischen Maschine?
Die Erregerwicklung erzeugt das Hauptmagnetfeld für die Maschine.
16. Welchen Vorteil haben Gleichstrommotoren?
Ihre Drehzahl lässt sich in weitem Umfang (einfach) stufenlos einstellen. Sie
entwickeln ein hohes Anzugsmoment.
1 Pkt.
1 Pkt.
1 Pkt.
1 Pkt.
1 Pkt.
1 Pkt.
1 Pkt.
1 Pkt.
1 Pkt.

PM2e / Elektronik / Formativer Test
Lernkontrolle Motoren Lsg.doc 3
17. Warum benötigt man für grössere Gleichstrommotoren Anlasser?
Der Anzugsstrom wäre bei direktem Einschalten zu gross. Im Stillstand des
Ankers wird in der Ankerwicklung keine Gegenspannung induziert. Da der
Ankerwiderstand sehr klein ist, führt dies zu grossen Anzugsgströmen (10 bis
20mal grösser als der Nennstrom).
18. Erklären Sie die Begriffe Schleifring und Stromwender!
Schleifringe sind geschlossene Metallringe. Jeder Schleifring ist mit einem Spulenende
verbunden; die Stromzufuhr erfolgt über Kohlebürsten. Stromwender sind in mehrere
Lamellen aufgeteilte Schleifringe. Sie werden auch Kollektor oder Kommutator genannt.
19. Eine Leiterschleife dreht sich mit konstanter Geschwindigkeit in einem
homogenen Magnetfeld. Welche Spannungsart wird mit Schleifringen
bzw. mit einem Stromwender abgegriffen?
In der Leiterschleife wird sinusförmige Wechselspannung induziert. Mit Schleifringen
wird diese sinusförmige Wechselspannung abgegriffen. Durch den Stromwender wird die
Spannung gleichgerichtet; es entsteht pulsierende Gleichspannung.
20. Erklären Sie die Wirkungsweise eines Gleichstrommotors!
In einem Magnetfeld ist eine Leiterschleife drehbar gelagert. Wird die Schleife von
Strom durchflossen, so wird sie im Magnetfeld abgelenkt. Der Stromwender erzwingt
die jeweils richtige Stromrichtung in der Schleife.
1 Pkt.
2 Pkt.
2 Pkt.
2 Pkt.

PM2e / Elektronik / Formativer Test
Lernkontrolle Motoren Lsg.doc 4
21. Weisen Sie die Begriffe korrekt zu!
1. Ständer mit Jochring und ausgeprägten Polen
2. Erregerwicklung (Hauptwicklung)
3. Läufer (Anker) mit Wicklung
4. Stromwender (Kollektor, Kommutator)
5. Bürstenhalter mit Kohlebürsten
6. Wendpole mit Wendepolwicklung.
22. Wie kann bei einem Gleichstrommotor die Drehrichtung geändert werden?
Zur Drehrichtungsänderung kann entweder das Anker- oder das Erregerfeld umgepolt
werden. Um eine Unterbrechung des Erregerfeldes während des Betriebs zu vermeiden,
wird vorzugsweise das Ankerfeld umgepolt.
23. Ein Gleichstrommotor mit einem Ankerwiderstand von 2 Ohm hängt
an einem Netzgerät (Spannung: 50V, Strombegrenzung 40A).
Warum wird im unbelasteten Zustand ein Strom von ca. 0,25A und
nicht 25A gemessen?
Drehender Gleichstrommotor induziert eine Spannung die der des Netzgerätes
entgegengesetzt ist, und auch fast gleich gross ist.
24. Welche Gefahr besteht beim unbelastetem Gleichstrom-Reihenschlussmotor?
Die Reihenschlussmaschine erzeugt ein hohes Moment. Dieses Moment dient der
Beschleunigung des Ankers. Durch den Drehzahlanstieg wird die induzierte Spannung
vergrössert, und es kommt zu einer Verkleinerung des Ankerstromes. Damit
sinkt aber der Fluss, so dass die Wirkung des Drehzahlanstieges nahezu wieder
aufgehoben wird. Der Strom geht dadurch mit zunehmender Drehzahl nur langsam
zurück und ebenso das den Anker beschleunigende Moment. Die Drehzahl der
Reihenschlussmaschine wächst immer mehr an. Der Strom würde bei dieser Maschine
erst Null, wenn die Drehzahl den Wert unendlich erreicht hat. Man sagt die
Maschine geht durch.
25. Erklären Sie den Aufbau eines Universalmotors!
Universalmotoren sind im Prinzip Gleichstrom-Reihenschlussmotoren. Der Ständer ist
aber zur Vermeidung von Wirbelstromverlusten geblecht. Die Erregerwicklung hat zum
wechselweisen Betrieb an Gleich- und Wechselspannung verschiedene Anzapfungen.
2 Pkt.
1 Pkt.
2 Pkt.
2 Pkt.
1 Pkt.

PM2e / Elektronik / Formativer Test
Lernkontrolle Motoren Lsg.doc 5
26. Erklären Sie den prinzipiellen Aufbau eines Drehstrom-Asynchron-Motors!
Drehstrom-Asynchron-Motoren bestehen aus einem Ständer (Stator) mit Drehstromwicklung
und einem Läufer (Rotor), der meist als Kurzschlussläufer, in Ausnahmefällen
als Schleifringläufer ausgeführt ist. Die 6 Spulenanschlüsse der Ständerwicklung
sind auf ein Klemmbrett geführt.
27. Erklären Sie die Funktion eines Drehstrom-Asynchron-Motors mit
Kurzschlussläufer!
Drehstrom-Asynchron-Motoren sind Drehfeldmotoren, sie arbeiten nach dem Induktionsprinzip.
Im Ständer wird durch die 3phasige Wechselspannung ein Drehfeld der
Drehzahl n s erzeugt. Das rotierende Magnetfeld erzeugt in den Läuferstäben Ströme
und damit ein Magnetfeld. Das Ständerdrehfeld zieht das Läuferfeld mit sich; der
Läufer dreht sich mit der Drehzahl n. Der Läufer dreht sich langsamer als das
Ständerdrehfeld: er läuft asynchron. Drehstrom-Asynchron-Motors haben einen
Schlupf s = (n s – n)/n s * 100%.
28. Welche Vor- und Nachteile haben Schleifringläufermotoren im Vergleich
zu Drehstrom-Asynchron-Motoren mit Kurzschlussläufer?
Schleifringläufermotoren bieten über Widerstände im Läuferkreis die Möglichkeit, den
Motor mit kleinem Anlaufstrom und trotzdem hohem Anlaufmoment anzulassen.
Eine gewisse Drehzahlsteuerung ist ebenfalls möglich. Nachteilig sind der höhere Preis
und die notwendige Wartung von Schleifringen und Kohlebürsten.
29. Welche beiden Läuferarten werden für Drehstrom-Asynchronmotoren
verwendet?
Schleifringläufer und Kuzschlussläufer
30. Welcher Vorteil hat der Kurzschlussläufermotor gegenüber dem
Schleifringläufermotor nicht?
□ Weniger Blindleistungsaufnahme
□ Weniger Wärmeverluste
□ x Günstigere Anlaufbedingungen
□ Verwendung in explosionsgefährdeten Räumen
□ Einfachere Wartung
31. Welchen Vorteil hat der Schleifringläufermotor gegenüber dem
Kurzschlussläufermotor nicht?
□ x
Störungsfreier Betrieb
□ Verwendbarkeit als Drehtransformator
□ Verwendbarkeit als Frequenzumformer
□ Drehzahlsteuerung durch Schlupfänderung
□ Günstigere Anlaufbedingungen
2 Pkt.
2 Pkt.
2 Pkt.
1 Pkt.
1 Pkt.
1 Pkt.