Was ist gleichstrommotor?
Gleichstrommotor (DC-Motor)
Ein Gleichstrommotor (https://de.wikiwhat.page/kavramlar/gleichstrommotor) wandelt elektrische Energie in Form von Gleichstrom in mechanische Energie in Form von Drehbewegung um. Er ist ein Elektromotor, dessen Funktionsweise auf den Prinzipien des Elektromagnetismus basiert.
Funktionsweise
Die grundlegende Funktionsweise beruht auf der Lorentzkraft. Ein stromdurchflossener Leiter in einem Magnetfeld erfährt eine Kraft. In einem Gleichstrommotor wird diese Kraft genutzt, um eine Drehbewegung zu erzeugen. Wesentliche Bauteile sind:
- Stator: Der feststehende Teil des Motors, der das Magnetfeld erzeugt. Dies kann durch Permanentmagnete oder durch Elektromagnete (Feldwicklung) geschehen.
- Rotor (Anker): Der drehbare Teil des Motors, auf dem sich Wicklungen befinden, durch die Strom fließt. Diese Wicklungen werden auch als Ankerwicklungen bezeichnet.
- Kommutator: Ein mechanischer Schalter, der die Stromrichtung in den Ankerwicklungen periodisch ändert. Dies ist notwendig, um eine kontinuierliche Drehbewegung zu gewährleisten. Ohne Kommutator würde der Rotor nur eine halbe Drehung ausführen.
- Bürsten: Leitfähige Kontakte, die den Strom vom externen Stromkreis zum Kommutator und somit zu den Ankerwicklungen leiten.
Arten von Gleichstrommotoren
Es gibt verschiedene Arten von Gleichstrommotoren, die sich hauptsächlich in der Art der Erzeugung des Magnetfeldes und der Anordnung der Wicklungen unterscheiden:
Anwendungen
Gleichstrommotoren werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter:
- Elektrowerkzeuge: Bohrmaschinen, Schraubendreher, etc.
- Elektrofahrzeuge: Antriebsmotoren, Lenkhilfe, etc.
- Spielzeug: Modellautos, Roboter, etc.
- Industrielle Anwendungen: Pumpen, Lüfter, Förderbänder, etc.
Vor- und Nachteile
Vorteile:
- Einfache Drehzahlregelung.
- Hohes Anlaufmoment (je nach Typ).
- Einfache Ansteuerung.
Nachteile:
- Bürstenverschleiß (bei Motoren mit Bürsten).
- Geringere Lebensdauer (bei Motoren mit Bürsten).
- Potenzielle Funkstörungen durch Bürstenfeuer.
Drehzahlregelung
Die Drehzahl eines Gleichstrommotors kann auf verschiedene Arten geregelt werden:
- Änderung der Ankerspannung: Eine Erhöhung der Ankerspannung führt zu einer höheren Drehzahl.
- Änderung des Feldstroms: Eine Verringerung des Feldstroms (bei fremderregten Motoren) führt zu einer höheren Drehzahl.
- Ankerwiderstand: Ein zusätzlicher Widerstand im Ankerkreis verringert die Drehzahl. (Dies ist jedoch nicht energieeffizient.)
Wichtige Parameter
- Nennspannung: Die Spannung, für die der Motor ausgelegt ist.
- Nennstrom: Der Strom, den der Motor bei Nennspannung aufnimmt.
- Nenndrehzahl: Die Drehzahl, die der Motor bei Nennspannung und Nennlast erreicht.
- Nenndrehmoment: Das Drehmoment, das der Motor bei Nennspannung und Nennstrom liefern kann.
- Leistung: Das Produkt aus Drehzahl und Drehmoment.
- Wirkungsgrad: Das Verhältnis der abgegebenen mechanischen Leistung zur aufgenommenen elektrischen Leistung.