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Der Elektromotor


Der Elektromotor




Gruppenarbeit mit Maria, Patrick und Kevin

Es gibt zwei Anschlussarten, die ein Elektromotor haben kann.

1. Der Hauptanschlussmotor: Statorwicklung und Rotorwinkel sind in Reihe geschaltet

1-fach-Rotor und Kommutator

2. Der Nebenanschlussmotor: Statorwicklung und Rotorwinkel sind parallel geschaltet
1-fach-Rotor und Kommutator

Dieser Elektromotor besteht aus einem drehbarem Elektromagneten, dem Rotor (oder Anker), der über Schleifkontakte (weiße Kabel) mit der Stromquelle verbunden ist.
Er befindet sich im Magnetfeld eines Dauermagneten (Stator), dessen blaue Polschuhe links den Südpol und rechts den Nordpol markieren.


. Die Geschichte:
1819 entdeckte der dänische Physiker und Philosoph Hans Christian Ørsted (1777-1851) das Phänomen des Elektromagnetismus. Bereits im gleichen Jahr veröffentlichte Michael Faraday seine Arbeitsergebnisse über \"elektromagnetische Rotation\". Er konstruierte eine Vorrichtung, bei der ein elektrischer Leiter um einen festen Magneten rotierte und im Gegenexperiment ein beweglicher Magnet um einen festen Leiter. 1822 entwickelte Peter Barlow das nach ihm benannte Barlow Rad. Der britische Wissenschaftler William Sturgeon erfand 1832 einen weiteren Motorvorläufer. Auf dem europäischen Kontinent wirkten Ányos Jedlik (1827) und Hermann Jacobi an der Weiterentwicklung des Gleichstrom-Elektromotors. So entwickelte Jacobi bereits 1834 den ersten praxistauglichen Elektromotor in Potsdam und stattete 1838 in Sankt Petersburg ein sechs Personen fassendes Boot mit dem von ihm entwickelten 220 Watt starken Motor aus, was somit gleichzeitig auch die erste Anwendung eines Elektromotors in der Praxis darstellte. Auch der US-amerikanische Grobschmied Thomas Davenport in Vermot entwickelte einen Kommutatormotor. Auf sein Design wurde ihm am 25. Februar 1837 ein Patent erteilt.
Damit war um 1837/1838 die Grundlage für einen elektromotorischen Antrieb bekannt und auch bis zur anwendungstauglichen Arbeitsmaschine entwickelt. Im Jahre 1861 erfand Ányos Jedlik die Dynamomaschine, welche aber erst von Werner von Siemens im Jahre 1866 patentiert wurde. Sie ermöglichte erstmals eine Erzeugung elektrischer Energie in größerem Umfang. Dies verhalf dem Elektromotor zum Durchbruch bei einer praxistauglichen breiten Anwendung.
Faraday und Barlow konnten im Prinzip zeigen, dass sich mit Elektrizität eine fortwährende Bewegung erzeugen lässt. Die von ihnen entwickelten Motorenmodelle hatten eher Spielzeugcharakter. Der erste technisch brauchbare Motor wurde von dem aus Potsdam stammenden Ingenieur Hermann Jacobi (1801 ¬ 1874) im Jahre 1834 entworfen. Auf einer runden, drehbar gelagerten Holzscheibe (dem Rotor) brachte Jacobi hufeisenförmige Elektromagneten an. Weitere Elektromagnete befanden sich ¬ dem Rotor gegenüber ¬ auf einer feststehenden Holzscheibe (dem Ständer). Sowohl die Elektromagnete des Ständers als auch die des Rotors waren in Reihe geschaltet. Eine Batterie diente als gemeinsame Stromversorgung für beide Kreise. Auf der Rotorachse hatte Jacobi eine Vorrichtung angeordnet, die als Vorläufer des heute verwendeten Stromwenders angesehen werden kann.

. Der Gleichstrommotor:

Bei einem Gleichstrommotor wird dem Anker über einen Stromwender (Kommutator) fortlaufend umgepolter Strom zugeführt. Die stromdurchflossene Wicklung wird im Magnetfeld der im Ständer angebrachten Elektromagnete (Feldmagnete) abgelenkt; der Anker dreht sich, die nächste Wicklung erhält Strom usw. Das Drehmoment wirkt dabei stets in gleicher Richtung. Sind Anker- und Erregerwicklung in Reihe geschaltet, spricht man von einem Hauptschlussmotor (Reihenschlussmotor); er hat ein gutes Anzugsdrehmoment, mit der Belastung ändert sich aber die Drehzahl. Bei Parallelschaltung von Anker- und Erregerwicklung erhält man einen Nebenschlussmotor; er weist gleichbleibende Drehzahl, aber ein kleines Anzugsdrehmoment auf. Der Doppelschlussmotor (Verbund- oder Compoundmotor) hat außer der Nebenschluss- eine zusätzliche Reihenschlusserregerwicklung. Gleichstrommotoren werden für Spezialantriebe verwendet, z. B. als Reihenschlussmotor für Fahrzeuge und Anlasser von Verbrennungskraftmaschinen, als Allstrommotor für Gleich- und Wechselstromspeisung, als Universalmotor für Haushaltsgeräte, Elektrowerkzeuge und Ähnliches, als Doppelschlussmotor mit einstellbarer Drehzahl als Grundlage aller selbsttätigen Regelschaltungen.

. Der Wechselstrommotor:
Drehstrom- und Wechselstrommotoren werden oft als Käfiganker- oder Kurzschlussläufermotoren gebaut. Bei ihnen induziert das im Ständer erzeugte Drehfeld in der kurzgeschlossenen Wicklung des Läufers einen Strom, der in Wechselwirkung mit dem Drehfeld ein Drehmoment erzeugt (Induktionsmotor); die Drehzahl des Läufers ist etwas geringer als die des Drehfeldes, deshalb heißt er auch Asynchronmotor. Werden die Läuferwicklungen an Schleifringe angeschlossen (Schleifringläufer), kann durch Vorschalten von Widerständen die Drehzahl geregelt werden. Je nach Bauart des Läufers unterscheidet man Drehstromasynchronmotoren (Drehung des Rotors asynchron zum Ständerdrehfeld; der meistangewandte Motor, enthält im Ständer drei um 120° versetzte Wicklungsstränge) und Drehstromsynchronmotoren (Drehung des Rotors synchron zum Ständerdrehfeld; für gleichbleibende, vom Drehfeld abhängige Drehzahl: als Drehstrommotor mit Gleichstromerregung für größere Leistung, als Einphasenmotor für Kleinstmotoren). Zu den mit (einphasigem) Wechselstrom gespeisten Wechselstrommotoren gehört der Einphasenwechselstrommotor (mit Kurzschlussläufer ähnlich dem Drehstromasynchron-Elektromotor nur für kleine Leistungen). Der Reluktanzmotor ist eine Sonderform des Wechsel- oder Drehstrommotors mit Polansätzen im Läufer. Er hat keine Erregerwicklung, läuft asynchron an und geht selbsttätig in synchronen Lauf über. Universalmotoren kleiner Leistung werden mit Gleichstrom oder einphasigem Wechselstrom betrieben.












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