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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Gleichstommotor: Wicklungen, Drehzahl, Anwendungen?


Autor: Tom (Gast)
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Hallo!

Ich soll für die Schule eine Arbeit über Gleichstommotoren schreiben. 
Speziell den Unterschied zwischen Reihenschluss, Nebenschluss und einem 
Motor mit Permanentmagnet soll ich dabei ausarbeiten.

Aber ich bin schon ziemlich am verzweifeln und blicke bei einigen Dingen 
noch nicht ganz durch...

1. Was genau sagt die Windungszahl bei den verschiedenen Motoren aus? 
Hier ist doch sicherlicht das Verhältnis wichtig oder? Aber wie kann ich 
das berechnen? Die Trafogleichungen gelten für Motoren nicht, oder?

2. Wann wende ich welchen Motor an? Ich habe zwar schon einige 
Anwendungsbeispiele gefunden wie z.B. dass man Permanentmagnetmotoren 
eher für Spielzeug verwendet und Reihenschluss in Elektroautos... aber 
warum? Und wann verwendet man Nebenschluss?

3. Je größer mein Ankerstrom, desto größer das Drehmoment (also die 
Kraft des Motors), dabei verringert sich jedoch die Drehzahl.
Wenn ich meinen Hausverstand befragen würd, dann würd ich sagen "Je 
schneller ein Motor desto Stärker ist er auch", aber das stimmt ja so 
nicht, oder?

Ist hier vielleicht ein Motorspezialist, der mir die Sache ein bischen 
erklären kann...?
Würd mir wirklich helfen...

Autor: Mike Hammer (-scotty-)
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Autor: Tom (Gast)
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ja na klar.. aus wiki und anderen internetseiten hab ich ja mein wissen 
bis jetzt!

aber das hilft mir nicht bezüglich meiner fragen..

Autor: Gerd (Gast)
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Warum nicht? Die wichtigen Sachen stehen drin:
Reihenschlußmotor -> nie ohne Last

Nebenschlußmotor -> Erregerwicklung unter Kontrolle halten.

Damit kann man doch erahnen, wo diese Motoren eingesetzt werden können.

Autor: Tom (Gast)
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Naja.. also ich kann daraus nicht wirklich erahnen für welche 
Anwendungen welcher Motor besser geeignet ist.

Aber soll jetz beim Nebenschluss die Wicklung am Stator größer sein als 
die am Anker? Und bei Reihenschluss umgekehrt?

Ich glaube das bei den Wicklungen die Formel H = I*N/l wichtig ist, 
jedoch stellt sich dann immer noch die Frage welches H (=Feldstärke) die 
wichtige ist: Die vom Anker oder die vom Stator? (womit wir wieder bei 
der frage bezüglich wicklungsverhältnis wären...)

Autor: Kioskman (Gast)
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Tom schrieb:
> 3. Je größer mein Ankerstrom, desto größer das Drehmoment (also die
> Kraft des Motors), dabei verringert sich jedoch die Drehzahl.
> Wenn ich meinen Hausverstand befragen würd, dann würd ich sagen "Je
> schneller ein Motor desto Stärker ist er auch", aber das stimmt ja so
> nicht, oder?

Das Drehmoment-Drehzahl-Verhalten einer Gleichstrommaschine ist von der 
Bauart der Maschine abhängig. So hat eine Fremderregte-Maschine ein ganz 
anderes Verhalten als eine Reihenschluss-Maschine. Bei der 
Fremderregten-Maschine bleibt vom Stillstand bis zur Eckdrehdrahl das 
Drehmoment immer KONSTANT und nimmt ab diesem Punkt mit ~1/n ab. Dagegen 
hat eine Reihenschluss- Maschine bei Stillstand ihr maximales 
Drehmoment, welches mit zunehmender Drehzahl etwa mit ~1/n abnimmt, im 
Umkehrschluss bedeutet es das mit sinkender Belastung die Drehzahl 
ansteigt. Daraus ergibt sich das eine Reihenschluss- Maschine NIE im 
Leerlauf betrieben werden darf.

Wenn Du genaueres wissen möchtest, empfehle ich Dir ein oder mehrere 
Bücher zu diesem Themengebiet zu lesen. Ansonsten hilft dann wohl nur 
noch ein Studium der Elektrotechnik.

Autor: Tom (Gast)
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achsooo.. danke!
Eine Nebenschlussmaschine würde ja ohne Vorwiederschand bei zu hoher 
Belastung auch durchgehen, da der Ankerstrom zu hoch werden könnte.

Wie verhält sich eigentlich der Ankerstrom mit der Belastung bei 
Reihenschluss?
Belastung und Drehmoment sind doch im Prinzip dasselbe, denn je mehr 
Last am Ausgang liegt, desto mehr Kraft wird benötigt. Kann man das so 
sagen?

Autor: Kioskman (Gast)
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Tom schrieb:
> Eine Nebenschlussmaschine würde ja ohne Vorwiederschand bei zu hoher
> Belastung auch durchgehen, da der Ankerstrom zu hoch werden könnte.

Bei zu hoher Belastung, sprich Überlastung verheizt Du sprichwörtlich 
jede Maschine.

> Wie verhält sich eigentlich der Ankerstrom mit der Belastung bei
> Reihenschluss?

M ~ I^2
verdoppelt man das Lastmoment, vervierfacht sich der Strom
Übrigens sind Ankerstrom und Erregerstrom bei der Reihenschluss-Maschine 
gleich.

> Belastung und Drehmoment sind doch im Prinzip dasselbe, denn je mehr
> Last am Ausgang liegt, desto mehr Kraft wird benötigt. Kann man das so
> sagen?

Die Belastung ist auch ein Drehmoment.

Autor: Tom (Gast)
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oke, danke kioskman.
dann ist der nebenschlussmotor ja theoretisch belastbarer als der 
reihenschlussmotor...?

aber der reihenschlussmotor hat beim starten viel mehr power, da sein 
drehmoment bei niedriger drehzahl sehr hoch ist?

wenn ich eine konstante belastung habe... welcher motor wäre dann wohl 
besser geeignet?

ich hab auch gelesen, dass man sich die "Feldschwächung" zunutze machen 
kann um die Drehzahl zu regulieren. ist feldschwächung dann nichts 
anderes als den Ankerstrom zu verringern? (oder bei nebenschluss den 
Erregerstrom?)

naja, wenn jetz noch jemand eine antwort zum thema "verhältnis der 
wicklungen" hätte wäre das perfekt :D

Autor: Kioskman (Gast)
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Die Feldschwächung ist nur bei Fremderregten-Maschinen möglich und 
bedeutet, daß die Spannung bzw. der Strom der Erregerwicklung verringert 
wird. Die Feldschwächung wird normalerweise erst dann zum Einsatz 
gebracht, wenn mann beim Nennstrom für den Rotor (hier Anker) angelangt 
ist. Dies ist die sogenannte Eckdrehzahl. Ab diesem Punkt wird das Feld 
geschwächt um die Drehzahl weiter zu erhöhen. Allerdings sinkt dabei das 
Drehmoment der Maschine gemäß 1/n. Bei der Feldschwächung muss darauf 
geachtet werden, daß die maximal zulässige Drehzahl des Motors nicht 
dauerhaft überschritten wird.

Bei einer Nebenschluss-Maschine ist eine Erregerstrom verringerung nicht 
möglich, da Anker und Feld normalerweise fest verschaltet sind. Außerdem 
werden Nebenschlussmaschinen heute nur noch selten als Motor verwendet, 
sondern viel mehr als Generator. Der Nebenschlussmotor reagiert auf eine 
Belastungsänderung nur mit einer geringen Drehzahländerung.

Beim Reihenschlussmotor ist übrigens die Feldschwächung dafür 
verantwortlich, daß er ohne Belastung bis zur mechanischen Zerstörung 
hochdreht. In diesem Fall wird die Feldschwächung vom Reihenschlussmotor 
selbst verursacht.

Welcher Motor zum Einsatz kommt richtet sich nicht nach statischen 
Anforderungen sondern nach dynamischen, also das Verhalten bei 
Laständerungen. Bei konstanter Belastung würde ich ohne weitere Vorgaben 
einen permanentmagnet erregten Motor vorschlagen.

Autor: Gerd (Gast)
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Naja, wenn GS-Motoren noch verwendet werden, bei größeren Anlagen nimmt 
man lieber Fus mit Drehstromasynchronmaschinen (DAS), dann läuft das in 
etwa so:

Reihenschlussmotor: Da er ohne Last die Drehzahl ins Unendliche schickt, 
wird man ihn nirgens einsetzen, wo ein Riemen reissen könnte. Am besten, 
der Motor wird an ein Getriebe angeflanscht, das für eine Grundlast 
sorgt.

Nebenschlussmotor und fremderregte: Früher wurden sie z.B. in 
Schleifmaschinen eingebaut, die grosse Schleifscheiben über Riemen 
antrieben. Die Drehzahl konnte durch die Fremderregung leicht geregelt 
werden. Allerdings musste zuerst die Erregerwicklung bestromt werden, 
der Strom gemessen werden und dann konnte die Hauptwicklung Strom 
bekommen. Damit sollte das Hochdrehen des Motors verhindert werden, wenn 
die Erregerwicklung unterbrochen war. Zusätzlich wurde der Motor noch 
mit zwei unterschiedlichen Tachos kontrolliert. Das kannte ich von einer 
Kurbellwellenschleifmaschine (Fa. Naxos Union) um 1990 so. Diese 
Überwachungen waren notwendig.
Ich kannte die Vorgängermaschine, die die Überwachungen nicht hatte. Ein 
Elektriker vergas einmal eine Klemme anzuschliessen. Es war leider die 
von der Erregerwicklung. Der Motor riess sich beim Start aus der 
Halterung (viermal Schrauben mit SW27), hupfte hoch und wurde vom Kabel 
eingefangen und schlug neben der Maschine auf den Boden auf.

Autor: Tom (Gast)
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Aha.. also Nebenschlussmotoren sind wohl die gefährlicheren...
Ich hab aber schon öfter kleine Drehmotoren gesehen die sich ganz ohne 
Last bei 5V einfach schnell gedreht haben, aber mit der Hand konnte man 
sie ganz leicht stoppen. Waren das dann Reihen- oder Nebenschluss?

Kann man sagen, die Leistungsfähigkeit eines Motors hängt von der Anzahl 
der Windungen ab?
Je Mehr Windungen desto größer ja das Magnetfeld und desto weniger Strom 
muss bei Belastung fließen, also kann ich mehr aus ihm rausholen, oder?
Ich mein wenn man von der Formel H=I*N/l ausgeht.

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