Elektrische Maschinen: Der Gleichstrommotor 1 ... - H. Klinkner

Elektrische Maschinen: Der Gleichstrommotor 2
1. a) Welche Vorteile haben Elektromotoren mit einem Permanentmagneten?
b) Warum findet man solche Bautypen wohl kaum bei großen Motoren?
a) Diese permanenterregte Motoren benötigen keinen Strom; sie haben deshalb
einen höheren Wirkungsgrad und die oft störende Wärme ist geringer.
b) Permanentmagnete lassen sich nur bis zu einer gewissen Größe noch
wirtschaftlich herstellen; große Motoren müssen das Magnetfeld (durch Spulen
und Strom) selbst erregen.
2. a) Wie kann man sich den hohen Anlaufstrom von Gleichstrommotoren erklären?
b) Warum wirkt er störend?
a) Weil die Drehbewegung noch sehr gering ist, entsteht im Rotor nur eine sehr geringe Induktionsspannung. D.h.
diese Gegenspannung kann die äußere Spannung nur sehr wenig schwächen; der Strom ist deshalb im Rotor (bei
rel. geringem ohmschen Widerstand) hoch.
U −U I = ind
R
b) Er belastet das Netz (bzw. die Spannungsquelle), ohne dass der Motor viel Leistung abgibt. (sehr geringer
Wirkungsgrad)
3. Wie ändert man die Drehzahl und die Drehrichtung von Gleichstrommotoren?
I. Die Drehzahl ändert man durch Erhöhung der angelegten Spannung (mittels Widerstände oder besser
mittels Stelltrafo, ...).
II. Die Drehrichtung ändert sich, wenn man entweder den Stator- oder den Rotorstrom umkehrt.
4. Welche Aufgaben haben Kommutatoren?
Bei modernen Motoren werden sie oft durch elektronische Kommutatoren ersetzt. Warum?
(commutare = vertauschen) Der Kommutator (auch Kollektor) hat die Aufgabe in der Läuferwicklung den
Strom (zum richtigen Zeitpunkt) zu wenden. Da je nach Stromfluss noch Induktionsspannungen in der
Wicklung herrschen können, kommt es zur Funkenbildung ( el.-magn. Störung und Verschleiß). Wenn man die
Rotorstellung (z.B. über Hallsensor) erfasst und dann mit Hilfe einer Leistungselektronik der Strom in den (3)
Statorwicklungen verändert. Der Motor wird dadurch wartungsfrei und lässt sich gut regeln.
5. a) Wieso lassen sich bestimmte Gleichstrommotoren auch mit Wechselstrom betreiben?
b) Welche Bauart erlaubt dies?
a) Wenn sowohl das Rotor- wie das Statorfeld sich gleichzeitig ändern, bleibt die Kraftrichtung
die gleiche; der Motor hat (fast) die gleichen Eigenschaften wie ein normaler
Gleichstrommotor.
b) Da der Strom in Stator- und Rotorfeld gleichphasig sein müssen, kann nur ein Hauptschlussmotor als
Universalmotor arbeiten.
6. a) Wählen Sie für folgende Anwendungsbeispiele einen Neben- oder einen Hauptschlussmotor aus.
b) Kreuzen Sie die Fälle an, wo man heutzutage eher einen frequenzgesteuerten Motor einsetzt.
c) Welche Gründe sprechen für (und gegen) die Variante b) ?
H
N
H
N
H
N
Anlasser für Verbrennungsmotor (große Kraft am Anfang nötig)
Antrieb einer großen Kreiselpumpe (möglichst konst. Drehzahl im Nennbereich)
Motor, um Lasten zu heben
Antrieb für großen Extruder (konstante Drehzahl einhalten)
Straßenbahnmotor
Hauptantrieb einer Werkzeugmaschine
c) größerer Drehzahlbereich, größeres Drehmoment (u.U. kann auf’s Getriebe verzichtet
werden), leichtere Regelbarkeit, keine Gleichstromquelle erforderlich, teuerer.
7. Ordnen Sie mit Linien den Schaltungen den richtigen Namen und die wesentliche Eigenschaft zu.
Hauptschlussmotor
Nebenschlussmotor
Doppelschlussmotor
Fremderregter Motor
8. Wie kühlt man Gleichstrommotoren, die mit sehr kleinen Drehzahlen arbeiten?
Sie benötigen eine Fremd- oder eine Wasserkühlung.
großes Anzugsmoment
sehr weiter Drehzahlbereich
lastunabhängige Drehzahl
Motor kann nicht „durchgehen“