Einphasen- und Drehstrom-Kommutatormaschine

Wechselstrommotoren mit Kollektoren

Aufbau

Die Feldwicklung ist entweder auf ausgeprägten Polen oder in Nuten des Ständerblechpacketes untergebracht.

Stotor einer Universalmaschine

Der Läufer trägt eine sogenannte Trommelwicklung.

trommelwicklung1 (15K)trommelwicklung2 (14K)

Universalmotor

Prinzip des Einphasenkommutatormotors

Beim Gleichstromreihenschlussmotor sind Feld- und Ankerwicklung im gleichen Stromkreis (an einer gemeinsamen Quelle) hintereinandergeschaltet. Eine Umpolung betrifft immer beide Wicklungen, daher dreht sich die Drehrichtung nicht um (die Wendeschaltung betrifft nur die Ankerwicklung).
Der Motor kann auch an Wechselstrom angeschlossen werden, daher kommt der Name "Universalmotor".

Prinzip des Universalmotors

Schwierigkeiten

Im Vergleich zum Betrieb mit Gleichstrom verursacht die Stromwendung der Ankerspule größere Probleme (Bürstenfeuer), weil die transformatorische Wirkung des Wechselstroms dazukommt. Dem wird durch kleinere Ankerspulen (kleinere Induktivität und damit kleinere Selbstinduktionsspannung) und größere Lamellenzahl entgegengewirkt.

Betriebsverhalten

Bei Betrieb mit Wechselstrom fällt die Drehzahl durch Belastung stärker als im Gleichstrombetrieb (RS-Verhalten).Das Nennmoment und die Leistung ist ebenfalls kleiner, weil der Widerstand einer Wicklung bei Wechselstrom größer als bei Gleichstrom ist.

Universalmotor

Der Reihenschlussmotor geht im Leerlauf durch. Eine zu hohe Drehzahl wird durch die Barkhausenschaltung verhindert (elektrische Belastung durch parallelgeschalteten Widerstand zum Anker).

Barkhausenschaltung

Anwendung

Universalmotoren sind in Staubsaugern, Küchenmaschinen, Handbohrmaschinen oder anderen handgeführten Elektrowerkzeugen im Einsatz.

Repulsionsmotor

Aufbau und Schaltung

  • Der Ständer trägt eine Einphasenwicklung (in Nuten) wie ein Kondensatormotor.
  • Die Läuferwicklung entspricht der einer Gleichstrommaschine.
  • Die Bürsten sind aber kurzgeschlossen und nicht mit dem Netz verbunden. Der Bürstenkranz kann verstellt werden. Durch die kurzgeschlossenen Bürsten ist die Ankerwicklung praktisch eine einzige Spule.
  • Repulsionsmotor

    Repulsionsmotor in Betriebsstellung

    Wirkungsweise

    Durch die Verstellung der Bürsten kann praktisch die Lage der Ankerspule im Erregerfeld verstellt werden. In der Leerlaufstellung liegt die Spule praktisch in der neutralen Zone, so dass nichts induziert wird. In der Kurzschlussstellung fließt der maximale Strom, aber die Kraft wirkt genau in Richtung Welle, sodass der Motor nicht dreht. Die Drehrichtung lässt sich mit der Bürstenstellung festlegen.

    Stromwendermotoren für Drehstrom

    Aufbau und Schaltung

    Der Ständer entspricht dem einer normalen Drehstrommaschine. Der Läufer ist so wie bei einer Gleichstrommaschine aufgebaut. Aber es gibt drei Kohlebürsten, die die Ankerwicklung in drei Stränge teilen. So wird aus der Ankerwicklung eine Drehstromwicklung in Dreieckschaltung.

    Stromwendermotor für Drehstrom

    Wirkungsweise

    Durch Verstellung der Bürsten wird auch beim Drehstromstromwendermotor die räumliche Lage des Ständerdrehfeldes zum Läuferfeld verstellt, und damit das Drehmoment beeinflusst. Der Läufer kann sich schneller als das Drehfeld drehen.

    Der Motor ist heute durch Stromrichterantriebe verdrängt, weil die Stromwendertechnik zu verschleissanfällig ist.