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Versuche

Haupt- und Nebenschlussmotor

Das Ziel des Versuchs

  • Die Versuche zeigen die prinzipiellen Aufbauten und Funktionsweisen von Haupt- und Nebenschlussmotoren.

Hauptschlussmotor

Abb. 1 Aufbau und Funktionsweise eines Hauptschlussmotors

Die Animation in Abb. 1 zeigt den Aufbau und die Funktionsweise eines Hauptschlussmotors. Beim Hauptschlussmotor sind die Statorspule bzw. die Statorspulen und der Rotor in Reihe geschaltet. In Abb. 1 wird als Rotor ein Einfachanker (oft auch T-Anker genannt) mit entsprechendem Kommutator genutzt.

Beim dargestellten Rotor mit Einfachanker sollte der Kommutator gerade dann für ein Umpolen des Stromflusses durch die Rotorspulen sorgen, wenn der Nordpol des Rotors etwa beim Südpol der Statorspulen ist. Nur so kommt es zu einer relativ flüssigen Drehbewegung.

Verschiedene Ankertypen

Die Bilderserie in Abb. 2 zeigt reale Hauptschlussmotoren mit verschiedenen Rotortypen. Die Statorwicklungen und die Rotorwicklung sind dabei also in Reihe geschaltet.

Ein Hauptschlussmotor mit Dreifachanker und entsprechendem Kommutator läuft im Vergleich zu einem Motor mit Einfachanker als Rotor deutlich gleichmäßiger. Dies wird insbesondere bei niedriger Drehzahl deutlich. Auch muss die Positionierung der Schleifkontakte bzw. des Kommutators beim Dreifachanker weniger Beachtung geschenkt werden. Der Dreifachanker läuft immer von selbst an, muss also nicht manuell angestoßen werden.

Noch ruhiger und gleichmäßiger läuft ein sogenannter Trommelanker. Ein Trommelanker besteht aus einer Vielzahl von Segmenten, die für eine gleichmäßige Kraftwirkung und somit einen gleichmäßigen, ruhigen Lauf sorgen.

Hauptschlussmotor mit Wechselstrom

Da der Strom durch alle Teile (Statorspulen und Anker) gleichsinnig fließt, führt ein Umpolen der Spannungsquelle nicht zu einer Änderung der Drehrichtung des Motors. Daraus ergibt sich ein großer Vorteil des Hauptschlussmotors: Hauptschlussmotoren können sowohl mit Gleich- als auch mit Wechselstrom betrieben werden (siehe Abb. 3).

Allerdings unterscheiden sich die zum Betrieb benötigten Spannungen zwischen Gleich- und Wechselspannung, da bei Gleichspannung der Ohmsche Widerstand für den Stromfluss maßgeblich ist, bei Wechselspannung jedoch der induktive Widerstand der Spulen.

Auch beim Betrieb mit Wechselstrom haben unterschiedliche Ankertypen die beschriebenen Auswirkungen auf die Laufruhe des Motors.

Nebenschlussmotor

Abb. 4 Aufbau und Funktionsweise eines Nebenschlussmotors

Die Animation in Abb. 4 zeigt den Aufbau und die Funktionsweise eines Nebenschlussmotors mit Einfachanker als Rotor und Kommutator. Beim Nebenschlussmotor sind Statorwicklung und Rotorwicklung parallel geschaltet.

Auch beim Nebenschlussmotor muss bei Verwendung eines Einfachankers als Rotor darauf geachtet werden, dass ein Umpolen des Stromflusses durch die Rotorspulen in etwa dann erfolgt, wenn der Nordpol des Rotors beim Südpol der Statorspulen ist. Nur so kommt es zu einer relativ flüssigen Drehbewegung.

Der Nebenschlussmotor kann im Gegensatz zum Hauptschlussmotor nur mit Gleichstrom betrieben werden.

Nebenschlussmotoren mit verschiedenen Ankertypen

Abb. 5 zeigt reale Nebenschlussmotoren mit verschiedenen Ankertypen als Rotor und entsprechendem Kommutator. Auch hier sorgt ein Dreifachanker als Rotor gegenüber einem Einfachanker (T-Anker) für ein deutlich gleichmäßigeres Laufverhalten, insbesondere bei geringer Drehzahl.

Ein Trommelanker läuft entsprechend noch ruhiger und gleichmäßiger.