Die Drehmomentbildung

Allgemein

Das Drehmoment entsteht, weil die Stäbe der Ankerwicklung von einem Strom durchflossen werden. Grundsätzlich wird ein stromdurchflossener Leiter im Magnetfeld abgelenkt.

Die drehende Lagerung der Spule, sowie die Kommutierung (Stromwendung) der Ankerwicklung (Schleife) ist Grundlage der Drehwirkung (Drehmoment M_D).

Gleichstrommotoren können auch bei geringster Drehzahl hohe Drehmomente entwickeln. Das Drehmoment hängt von folgenden Faktoren ab:

Stärke des Erregerfeldes (I_Err)

Größe des Ankerstromes I_A)

Bauart des Rotors (k)

Ankergegenspannung

Die Gleichstrommaschine nimmt im Anlauf sehr große Ströme auf, auch wenn sie gar nicht belastet wird. Beim Beschleunigen auf höhere Drehzahlen wird der Strom immer kleiner. Dieses Phänomen lässt sich mit der im Anker induzierten Gegenspannung erklären:

Der Strom wird der Maschine natürlich von der Netzspannung U_N aufgezwungen. Ihre Wirksamkeit wird aber von der Gegenspannung -U₀ reduziert. Diese U₀ ist aber direkt von der Drehzahl des Motors abhängig, und wird umso höher, je schneller die Maschine wird. Also treibt die immer kleiner werdende U_rest auch einen stetig kleiner werdenden Strom durch die Maschine.

Der Ankerstrom ist also:

Schaltungen und Eigenschaften von Gleichstrommotoren

Zur Begrenzung des sehr hohen Anlaufstromes werden bei Gleichstrommaschinen Anlasser eingesetzt. Diese sind in Reihe zur Ankerwicklung geschaltet, aber nicht für Dauerbetrieb geeignet.

Nebenschlussmotor

Die Eigenschaften sind dem fremderregten Motor (mit Permanentmagnetpolen) vergleichbar:

Der Permanentmagnetmotor ist dank der Spielzeugindustrie an Zahlen sich der am häufigsten verwendete Motor. Allerdings kommt er auch im Auto oder in Werkzeugmaschinen zum Einsatz.	Die Drehzahl der Nebenschlussmaschine ist nicht belastungsabhängig. Diese Eigenschaft wird zum Vergleich bei allen Antrieben als Nebenschluss-Karakteristik bezeichnet.

Reihenschlussmotor

Diese Maschine hat das größte Anzugsmoment aller Maschinen:

Die Drehzahl kann mit einem Parallelwiderstand zur Feldwicklung gesteuert werden.

Bei Belastung sinkt die Drehzahl recht flott. Im Leerlauf neigt aber die Maschine dazu, zu schnell zu werden, man sagt: "Sie geht durch". Die Kennlinie zeigt auch, dass bei steigender Belastung, das heisst kleiner werdende Drehzahl, das Drehmoment stark zunimmt. Der Antrieb wehrt sich mit mächtiger Stromaufnahme gegen das "Abwürgen". Dieses Verhalten wird auch als Reihenschluss-Karakteristikbezeichnet.

Doppelschlussmotor

Die Maschine vereint wieder alle Vorteile:

Vorsicht ist bei der Polung der beiden Erregerwicklungen geboten!	Die Maschine geht nicht durch und hat troztdem ein hohes Anzugsmoment. Aber zwei Erregerwicklungen statt nur eine hat etwas mit Größe zu tun, was meint ihr?