Best Of Elektornik
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Allgemein:

Die Gleichstrommaschine besteht aus einem stillstehenden Teil dem Stator und einem rotierenden Teil Rotor, Läufer, Anker. Der Anker besteht aus einer Welle auf der das Ankerblechpaket (Dynamoblech) sitzt. In den Nuten des Ankerblechs befindet sich die Ankerwicklung, die vom magnetischen Fluss der Erregerwicklung durchsetzt wird. Die Stromzufuhr zum Anker erfolgt über Schleifkontakte am Kollektor. Zur Kühlung befindet sich meist ein Lüfter auf der Antriebswelle.

Einteilung nach Art der Erregung:

Gleichstrommotor:

Fremderregter Generator

Zur Drehzahlverstellung verändert man die Ankerspannung

Bei Belastung sinkt die Drehzahl geringfügig ab, sodass die induzierte Gegenspannung kleiner wird und der Ankerstrom steigt um das benötigte Drehmoment zu liefern. Oberhalb des Nennbetriebpunktes wird durch die auftretenden Verluste die Kennlinie nichtlinear. Verringert man den Erregerstrom, so sinkt die Gegen-EMK, was eine Drehzahlerhöhung zur Folge hat. Somit kann die Drehzahl über die Nenndrehzahl erhöht werden (Feldschwächbetrieb), dabei sinkt aber das Drehmoment, wodurch sich die Leistung nicht weiter erhöht.

Die maximal erreichbare Drehzahl im Feldschwächbetrieb, ist durch die im Anker auftretenden Fliehkräfte begrenzt. Bei sehr großen Motoren kommt es durch die Erwärmung der Erregerwicklung zu einem Absinken des Erregerstromes und somit zu einer Drehzahlüberhöhung. Um dies zu vermeiden verwendet man eine zusätzliche Reihenschlusshilfswicklung (Compound-Wicklung).

Verwendung:

  • Für Drehzahlgeregelte Antriebe bis in den MW-Bereich

Nebenschlussgmotor

Hier wird die Erregerwicklung parallel zum Anker geschaltet. Besitzt die Maschine einen Restmagnetismus, so wird durch diesen eine kleine Spannung induziert, diese führt zur Verstärkung des Erregerfeldes. Die Maschine erregt sich selbst.

Durch einen Serienwiderstand R1 zur Erregerwicklung (Feldsteller) kann die Spannung eingestellt werden. Bei Belastung sinkt die Klemmenspannung stärker als beim Fremderregten Generator, da die Erregerwicklung direkt an der Klemmenspannung liegt.

Reihenschlussmotor

Verhält sich ähnlich wie der Fremderregte Motor. Die Erregerwicklung liegt an der gleichen Spannung wie die Ankerwicklung, daher kein Feldschwächbetrieb möglich.

Wird der Motor nicht belastet, sinkt der Ankerstrom was eine Feldschwächung zur Folge hat, damit erhöht sich die Drehzahl ins unendlich das heißt, der Motor geht durch. Daher dürfen Reihenschlussmotoren nie in Leerlauf oder in Verbindung mit Keilriemen verwendet werden.

Verwendung:

  • Einphasenwechselstrommotor
  • Bahnmotoren
  • Starter für Verbrennungsmotoren

Doppelschlussmotor

Der Doppelschlussmotor ist im Wesentlichen ein Reihenschlussmotor mit einer Nebenschlusshilfswicklung, das heißt er besitzt ein hohes Anzugsmoment geht aber im Leelauf nicht durch.

Verwendung:

  • elektrische Hebewerkzeuge
  • Krananlagen
  • Elektrofahrzeuge

Gleichstromgenerator:

Fremderregter Generator

Bei Belastung sinkt die Quellenspannung nur ein wenig ab, da der Innenwiderstand der Ankerwicklung sehr klein ist. Dafür ist der Kurzschlussstrom unzulässig hoch.

Verwendung:

  • Wo konstante Spannungen gewünscht werden

Nebenschlussgenerator

Hier wird die Erregerwicklung parallel zum Anker geschaltet. Besitzt die Maschine einen Restmagnetismus, so wird durch diesen eine kleine Spannung induziert, diese führt zur Verstärkung des Erregerfeldes. Die Maschine erregt sich selbst.

Durch einen Serienwiderstand R1 zur Erregerwicklung (Feldsteller) kann die Spannung eingestellt werden. Bei Belastung sinkt die Klemmenspannung stärker als beim Fremderregten Generator, da die Erregerwicklung direkt an der Klemmenspannung liegt.

Reihenschlussgenerator

Da hier die Erregerwicklung in Reihe zur Ankerwicklung geschaltet ist, kann nur ein Erregerfeld entstehen wenn der Generator belastet wird. Mit zunehmender Belastung steigt die Spannung des Generators an. Wegen der extremen Belastungsabhängigkeit findet der Reihenschlussgenerator keine technische Verwendung.

Eine Ausnahme bilden Reihenschlussmotoren die im Generatorbetrieb zum Bremsen verwendet werden, hierbei geht es nur darum Energie in einem Bremswiderstand zu vernichten.

Doppelschlussgenerator

Durch eine Kombination von Reihen und Nebenschlusswicklungen, kann eine besonders Lastunabhängige Spannung erzeugt werden Als Erregermaschinen für Synchrongeneratoren in Kraftwerken.

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