Gleichstrommotoren: Typen, Aufbau und Eigenschaften

Was ist ein Gleichstrommotor?

Ein Gleichstrommotor (DC-Motor) besteht aus einem Stator und einem Rotor. Bei kleineren DC-Motoren besteht der Stator in der Regel aus Permanentmagneten, die ein Magnetfeld erzeugen. Bei größeren DC-Motoren wird dieses Magnetfeld durch Feld-Erregerwicklungen erzeugt.

Der Rotor ist das sich drehende Element in der Mitte der Maschine und besteht aus Leiterspulen, die Strom führen. Dieser Strom wird dem Rotor über Bürsten zugeführt, die in der Regel aus Kohlenstoff bestehen.

Hinweis: Eine Spule ist eine Anordnung von Drahtleitern, die eine bestimmte Funktion innerhalb eines Motors erfüllt.

Arten von Gleichstrommotoren

DC-Motoren können in drei Arten angeschlossen werden:

Reihenschluss

Nebenschluss (Parallel)

Doppelschluss (Compound)

Was ist ein Kommutator?

Ein Kommutator dient dazu, kontinuierlich Leistung, Signale oder Daten von einer stationären Quelle zu einem rotierenden Ziel oder umgekehrt zu übertragen.

Was ist ein Induktor?

Eine Induktivität bzw. Spule ist eine passive Komponente eines elektrischen Schaltkreises, die durch das Phänomen der Induktivität Energie im Magnetfeld speichert.

Bestandteile eines Induktors:

• Wicklung: Die Gesamtheit der Spulen, die zur Erzeugung des magnetischen Flusses dienen, wenn sie von Strom durchflossen werden.
• Polkern: Ein Stück ferromagnetischen Materials, das nicht von Wicklungen umgeben ist und dazu dient, die Pole der Maschine zu verbinden.
• Polstück: Der Teil des Magnetkreises, der sich zwischen dem Polkern und dem Luftspalt befindet, einschließlich des Kerns und der Polerweiterung.
• Kern: Der Teil des Magnetkreises, der von der Feldwicklung umgeben ist.
• Polerweiterung: Der Teil des Polschuhs in der Nähe des Ankers, der an den Luftspalt angrenzt.
• Hilfspol oder Wendepol: Ein zusätzlicher Magnetpol mit oder ohne Wicklung, der zur Verbesserung der Kommutierung dient. Hilfspole werden in der Regel in Motoren mittlerer und großer Leistung verwendet.

Eigenschaften von DC-Motoren

Nebenschlussmotor (Parallel):

• Der Widerstand der Haupt-Induktorwicklung ist sehr groß.
• Geeignet für Anwendungen, bei denen eine konstante Drehzahl benötigt wird oder bei denen die Drehzahl über einen großen Bereich geregelt werden muss.
• Die Induktorwicklung ist parallel zum Anker und zur Hilfs-Induktorwicklung geschaltet.

Doppelschlussmotor (Compound):

• Die Erregung wird durch zwei unabhängige Induktorwicklungen verursacht: eine in Reihe mit der Ankerwicklung und eine parallel zum Anker und zur Hilfsdrosselspule.
• Über der Nebenschlusswicklung befindet sich eine Reihenwicklung. Diese Reihenwicklung besteht aus wenigen Windungen dicken Drahtes und ist in Reihe mit dem Anker geschaltet.
• Der Fluss der Reihenwicklung variiert direkt mit dem Ankerstrom und ist direkt proportional zur Last.

Reihenschlussmotor:

• Die Drehzahl eines DC-Reihenschlussmotors steigt stark an, wenn die Last und damit der Ankerstrom und der Feldfluss abnehmen.
• Das Drehmoment ist bei jeder Drehzahl nahezu konstant.
• Plötzliche Spannungsschwankungen haben kaum Auswirkungen, da ein Spannungsanstieg zu einem Anstieg der Stromstärke und damit des Flusses und der Gegen-EMK führt, wodurch die Stromaufnahme stabilisiert wird.