Gleichstrommaschine - allgemein

Aufbau

Der Stator

Er ist der ruhende Teil einer Maschine. Bei der Gleichstrommaschine dient er zur Erzeugung des Hauptfeldes. Er besteht aus:

  • Statorgehäuse (das den magnetischen Rückschluss bildet)
  • Hauptpolen (die das Erregerfeld mit der Erregerwicklung erzeugen)
  • bei großen Maschinen - Wendepole mit Wendepolwicklung

Im Stator wird durch Gleichstrom ein Magnetfeld erzeugt. Das Magnetfeld ändert sich also nicht. Dadurch entstehen keine Wirbelströme. Daher muss kein Bauteil des Stators geblecht werden.

Nach Motto: "Ausnahmen bestätigen die Regel", wird später noch eine Ausnahme besprochen.

Der Rotor

Er ist der drehende Teil einer Maschine und wird auf Grund seines Schnittbildes auch gerne als Anker bezeichnet. Seine Aufgabe ist die Erzeugung der Drehwirkung, also des Drehmoments. Er besteht aus:

  • Blechpacket mit Nuten
  • Ankerwicklung in Nuten eingelegt
  • Stromwender oder Kollektor
  • Welle

Wirkungsweise

Wird der Rotor mit seiner Wicklung gedreht, entsteht an den Spulenenden eine Spannung. Im folgenden Bild ist die Wicklung vereinfacht als Schleife mit den Stäben (1) und (2) dargestellt.

Wenn die Spannung in dieser Schleife mit zwei Schleifkontakten an zwei Schreifringen abgegriffen wird, sieht ihr Diagramm für eine Umdrehung wie folgt aus:

Wenn die Schleifringe halbiert werden, und jeder Stab an eine Hälfte angeschlossen wird, kann auch eine Spannung abgeriffen werden.

Die Wechselspannung von vorher wird jetzt aber durch die Schleifringhälfte umgepolt. So wird daraus eine Gleichspannung. Jede Spulenseite (=Stab) bekommt einen Teil des Schleifrings. Dieser Teil heißt Lamelle. Die ringförmige Anordnung von Lamellen heißt Kollektor. Er dient zur Umpolung der Läuferspannung UA. Wir nennen das auch "Stromwendung".

Erregung

Die Erzeugung des Hauptfeldes nennen wir Erregung. So wird gleichsam durch den Anschluss der Hauptpolwicklung an Gleichstrom die Maschine "zum Leben erweckt".

Eigenerregung

Der generatorisch im Anker erzeugte Strom IA wird zum Teil für die Erzeugung des Haupt- oder Erregerfeldes verwendet.

Fremderregung

Die Haupt- oder Erregerwicklung wird an eine "fremde" Gleichstromquelle angeschlossen.

Schaltungen

Je nachdem, wie der Erreger- und der Ankerstromkreis geschaltet werden, sprechen wir von folgenden Schaltungen der Gleichstrommaschine. Dabei ist es einerlei, ob wir von einem Generator oder einem Motor sprechen. Drehende elektrische Maschinen können immer beides sein.

Reihenschlussmaschine

Sie hat das höchste Drehmoment (Drehwirkung) aller Antriebsmaschinen.

Nebenschlussmaschine

Sie hat als Antrieb eine sehr stabile Drehzahl, und wird bei Werkzeugmaschinen noch verwendet.

Doppelschlussmaschine

Ihre Eigenschaften sind - wie die Schaltung selber - eine Kombination von 1. und 2. (siehe unten)

Fremderregte Maschine

Sie kann zum Beispiel über Gleichrichterdioden von einer Wechselspannung gespeist werden (230VAC ergeben ca. 200VDC). Sie wird meistens mit Reihenschlusswicklung gebaut und gerne bei Werkzeugmaschinen eingesetzt.

Alle Wicklungen mit Ausnahme der Wendepolwicklung werden auf das Klemmbrett geführt. Die Wendepole sind immer in Reihe zur Ankerwicklung geschaltet.