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P = M *
= MECHANISCHE Drehfrequenz ( nicht zu verwechseln mit Spannungsfrequenzen ! )
[3.1] Gleichstrommaschinen
Der Generator
ein Generator wandelt Rotationsenergie ( z.B. an Hamster – Rad ) in elektrische Energie
um
die vom Gleichstrom durchflossene STÄNDERWICKLUNG ( oder Dauermagnet ) erzeugt
ein magnetisches Gleichfeld. Seine Stärke wird vom Betrag des Erregerstroms ( B ~ I )
bestimmt. Dieses Feld schließt sich über den Ständer
die Ständerwicklungen sind in Reihe geschaltet
wird der Anker durch ein Antriebsmoment gedreht ( Hamster ), wird in der Ankerwicklung
eine Wechselspannung induziert
durch einen STROMWENDER ( Kommutator / Kollektor ) der aus Lamellen ( Segmenten
), die gegeneinander isoliert sind besteht, erfolgt fortwährend eine Umpolung der in den
Ankerspulen induzierten Wechselspannung ( =mechanischer GLEICHRICHTER ),so dass
eine pulsierende Gleichspannung entsteht
beim Umpolen in der NEUTRALEN ZONE wird durch die Kohlebürsten die Ankerspule
kurzzeitig kurzgeschlossen .Dies kann geschehen da in der Neutralen Zone keine
Spannung in die Leiterschleife induziert wird
Der Gleichstrommotor
der Motor wandelt elektrische Energie in Rotationsenergie um
beim Motor dient der STROMWENDER als mechanischer Wechselrichter
er bewirkt, dass in den Ankerspulen des Motors ein Wechselstrom fließt damit der Anker
eine fortlaufende Drehbewegung ausführen kann
die induzierte Spannung wirkt der außen angelegten Spannung entgegen
damit sich ein Drehmoment gemäß oberem Bild bilden kann, muss sich das Permanentfeld
im Stator mit dem Strom im Läufer überlagern ( siehe linkes Bild ); damit dreht sich der
Motor im Uhrzeigersinn wobei der Strom im Läufer ebenfalls ein Magnetfeld ( das rot
gezeichnete so genannte Anker – Querfeld ) bildet
Das Problem besteht nun darin, dass man die Konstellation von Erregerfeld zu Querfeld
während der gesamten Rotation wie im linken Bild gehalten werden muss. Dreht sich der
Läufer nämlich um 90° weiter ( rechtes Bild ) dann befinden sich nämlich genauso viele
positiv wie negativ durchflossene Leiter im Bereich eines Pols. Die Erhaltung der linken
Konstellation wird durch den Kommutator erzielt.
Das Ankerquerfeld
Der Strom durchflossene Anker erzeugt das Ankerquerfeld. Dieses überlagert sich mit dem
Erregerfeld der Hauptpole. Durch das resultierende Gesamtfeld verschiebt sich die
NEUTRALE ZONE um den Winkel ;
beim Generator in-, bzw. beim Motor gegen die Drehrichtung. Der Winkel α wächst mit
der Ankerstromstärke. Die BÜRSTEN der Gleichstrommaschine müssen sich immer in der
Neutralen Zone befinden ( in dieser Situation in der horizontalen Ebene ) sonst entsteht das so
genannte BÜRSTENFEUER. Ein weiterer Nachteil bestünde darin, dass durch das