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Dieser Stoff wurde am 3. 2. 2005
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Prinzipbild eines Elektromotors
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Wir betrachten zuerst den Elektromotor als Generator. Der Fluss durch die Leiterschlaufe mit Windungen und
einer Fläche ist
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(4.366) |
wobei der Winkel zwischen der Normalen der Fläche der Leiterschlaufe und der Richtung des Magnetfeldes
ist. Mit
wird der zeitabhängige Fluss durch eine sich mit drehende
Leiterschlaufe
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(4.367) |
Durch Ableiten erhält man die Induktionsspannung
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(4.368) |
Die induzierte effektive Spannung ist
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(4.369) |
Wenn die Leiterschlaufe mit Spannung versorgt wird, arbeitet sie als Motor. Durch den Strom wird nach
Gleichung (3.116) ein Drehmoment
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(4.370) |
erzeugt. Das mittlere Drehmoment bei einem
Motor, bei dem der Kommutator immer bei dem Winkel, bei dem das Drehmoment null wird, das Vorzeichen ändert, ist
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(4.371) |
Wenn der Widerstand des Ankers, der rotierenden Spule, ist, kann man den mittleren Strom berechnen
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(4.372) |
Damit hängt das Drehmoment von der Drehzahl ab
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(4.373) |
Das Drehmoment des ruhenden Motors ist also
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(4.374) |
und die maximale Drehzahl (da wo
ist
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(4.375) |
Diese Charakteristik hat man immer dann, wenn das erregende Feld unabhängig von der Drehzahl ist, bei
Permanentmagneten oder wenn die Spule für die Erregerwicklung parallel zum Anker angeschlossen ist. Will man die
Drehzahl erhöhen, muss man das Feld schwächer machen.
Ist die Erregerwicklung in Serie zur Ankerwicklung geschaltet, gibt es keine maximale Drehzahl. Eine lange
Zylinderspule (Länge , Windungszahl ) hat das Magnetfeld
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(4.376) |
Für andere Geometrien gilt das gleiche Gesetz, aber mit einem geometrieabhängigen Vorfaktor . Im statischen
Falle ist der Strom nur vom Gleichstromwiderstand der Erregerspule abhängig. Wenn der Spannungsabfall
an der Erregerspule ist, ist
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(4.377) |
Der durch den Anker fliessende Strom ist dann durch
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(4.378) |
gegeben.
Da
ist, gilt
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(4.379) |
oder
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(4.380) |
Damit wird das Drehmoment
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(4.381) |
Eingesetzt bekommt man
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(4.382) |
Dieser Motor hätte, ohne Lagerreibung, eine unendlich grosse maximale Drehzahl. Das Startdrehmoment für
ist
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(4.383) |
Kennlinien von Nebenschluss- und Hauptschlussmotoren.
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Marti
2011-10-13