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Ausblick

Elektromotor-Typen

Abb. 1 Grundlegender Aufbau und zugehörige Begriffe eines Elektromotors

Hinweis: Die folgende Typisierung folgt in großen Teilen dem Artikel von Prof. Berge in NiU Heft32.

Elektromotoren sind Maschinen bei denen elektrische Energie in mechanische Energie (kinetische Energie der Rotation) umgesetzt wird. Der Vielzahl der Motortypen ist ein Grundprinzip gemeinsam: Die elektrischen Ströme in einem feststehenden Teil wechselwirken mit den elektrischen Strömen in einem rotierenden Teil.

Elektromotoren gibt es in einem sehr weiten Leistungsbereich: Vom Spielzeugmotor mit einigen Watt bis zu großen E-Loks mit Leistungen im Megawatt-Bereich; dieser weite Leistungsbereich ist bei Verbrennungsmotoren nicht möglich.

Stromwender-Motor: Räumlich konstantes Magnetfeld im Ständer - Magnetfeld im Läufer durch stromführende Spulen erzeugt

Alle Stromwendermotoren zeichnen sich dadurch aus, dass die Polarität der rotierenden Spule (Elektromagnet) selbst gesteuert werden muss. Eine mit der Drehachse verbundene Schaltvorrichtung muss die Spule im richtigen Augenblick umpolen. Dies wird durch den Stromwender (Kommutator) erreicht.

Je nachdem wie das Magnetfeld im Ständer erzeugt wird, unterscheidet man zwei Fälle:

Statorfeld durch Dauermagnete Statorfeld durch Elektromagnete
  • Der einfachste Elektromotor besitzt einen zweipoligen Stator und einen ebenfalls zweipoligen Elektromagneten als Läufer. Um die Drehbewegung aufrecht zu erhalten, müssen die Pole des Läufers nach jeder Halbdrehung umgekehrt werden, was durch den Kommutator bewirkt wird.
  • Weil der Doppel-T-Läufer an zwei sich gegenüberliegende Schiffsanker erinnert, hat sich für den Läufer auch der Begriff "Anker" eingebürgert.
  • Ein Nachteil des Motors mit Doppel-T-Anker ist, dass er nicht in allen Ankerstellungen selbstständig anläuft. Dieser Nachteil wird durch einen Anker der aus mehreren Spulen besteht, die um einen Winkel versetzt sind, aufgehoben (Trommelanker).
  • Durch Umpolen der Gleichspannung kann die Drehrichtung geändert werden
  • Nur für Gleichspannung geeignet
  • Drehzahl steigt mit Spannung
  • Wirkungsgrad zwischen 50% und 80%
  • Serienschaltung von Erreger- und Ankerwicklung: Hauptschlussmotor
  • Geeignet für Gleich- und Wechselspannung (Universalmotor)
  • Großes Anlaufdrehmoment; daher Einsatz bei Maschinen mit starkem Lastwechsel (z.B. Straßenbahnmotor)
  • Parallelschaltung von Erregerwicklung (macht Statorfeld) und Ankerwicklung: Nebenschlussmotor
  • Drehzahl ist nahezu lastunabhängig
  • Für Wechselspannung zwar prinzipiell geeignet, hat aber auf Grund der verhältnismäßig hohen Wicklungszahl große Leistungsverluste durch ständigen Feldauf und -abbau und wird deshalb für Wechselstrom nicht verwendet.
  • Drehrichtung des Motors wird umgekehrt, wenn man die Richtung von Statorfeld oder Läuferfeld umgekehrt.

Drehfeld-Motor: Räumlich und zeitlich veränderliches Magnetfeld im Ständer (erzeugt durch stromführende Spulen) - Magnetfeld im Läufer durch stromführende Spulen oder durch Permanentmagnet erzeugt

Das Magnetfeld im Ständer eines Drehfeldmotors läuft mit einer bestimmten Frequenz um, die höchstens gleich der Frequenz der Betriebsspannung sein kann.

Je nachdem wie das Magnetfeld im Läufer erzeugt wird, unterscheidet man zwei Fälle:

Asynchronmotor Synchronmotor
  • Das Drehfeld des Stators induziert in den Leiterbahnen des Läufers Ströme, die ein Magnetfeld bewirken. Man nennt diesen Motor deshalb auch Induktionsmotor.
  • Der Läufer besteht aus einem Dauermagneten oder aus einem mit Gleichstrom erregten Elektromagneten der synchron mit dem Feld des Stators rotiert.

Hinweis: Auf dieser Seitewird nur eine Typisierung der Drehfeldmotoren gegeben. Dieser Motortyp wird in der Mittelstufe meist nicht behandelt, da er Kenntnisse über die elektromagnetische Induktion und über den Drehstrom erfordert.