|
Gleichstrommotor - Referat
Inhalt:
- Definition: Gleichstrommotor
- Versuch: Elektrische Energie
in mechanische umwandeln
- Anwendung
- Aufbau
- Funktionsweise
- Schaltungsarten
- Arbeitsblatt
Definition: Gleichstrommotor
Der Begriff „Motor“ stammt vom Lateinischen „mofus“ ab und bedeutet Bewegung. Damit meint man eine Maschine, die elektrische Energie in mechanische Energie bzw. umgekehrt mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln lässt. Dies passiert mithilfe von Magneten. Der Gleichstrommotor wurde
als erster elektromechanischer Energiewandler entwickelt. Ein sehr einfaches Beispiel eines Gleichstrommotors ist ein Stromdurchflossener Leiter, die im Magnetfeld eines Dauermagneten drehbar gelagert ist. Wenn Strom fließt, entsteht durch Induktion (d.h.: Erzeugung elektrischer Ströme und Spannungen) ein Magnetfeld. Daraufhin richtet sich die Schleife so aus, dass sich der Nordpol des induzierten Feldes zum Südpol des Dauermagneten bewegt, höchstens um 180° (Feldmagneten sind durch N = Nordpol und S = Südpol gekennzeichnet). Wenn man nun immer gerade dann, wenn er diesen erreicht, den
Strom in der Leiterschleife umpolt, so kann man die Schleife in eine Drehbewegung in 360° versetzen. Das Umpolen besorgt ein Polwender oder auch Kommutator genannt. Außerdem: je besser der Anker eines Gleichstrommotors gewickelt worden ist desto besser funktioniert auch der Motor, da dann das
Magnetfeld stärker ist. Die Geschwindigkeit, mit welcher der Gleichstrommotor läuft, hängt von der Stärke des auf den Anker wirkenden Magnetfeldes und von der Stromstärke im Anker ab. Und je stärker das Magnetfeld ist desto geringer die Drehzahl.
Versuch: Elektrische Energie in mechanische umwandeln
Die Materialen:
1x Batterie (1,5 Volt)
1x zylinderförmigen Magneten
1x Schraube
1x Stück Kabel
Aufbau: Man hängt einen zylinderförmigen Magneten und eine Schraube an den einen Pol einer Batterie und verbindet den anderen Pol mit einem Kabel mit dem Magneten, so gerät dieser gemeinsam mit der Schraube in Rotation (d.h. Bewegung). Dies ist wohl eine
der einfachsten Aufbauten um zu zeigen, dass elektrische Energie in mechanische umgewandelt werden kann. Die Idee wurde in der Zeitschrift „Physik in unserer Zeit“, Ausgabe Nr. 6, November 2004 veröffentlicht.
Anwendung:
Die Drehzahl und das Drehmoment lassen sich bei
Gleichstrommotoren sehr einfach steuern und deshalb wird es in allen Größenordnungen gebaut. Es gibt sehr kleine Motoren mit einer Leistung von unter 1 Watt, die für Feinwerktechnik konstruiert werden. Großmotoren, die mit einer Spannung von 1500 V betrieben werden, nehmen über 10.000 kW Leistung
auf. Viele werden durch Dauermagneten betrieben. Oft werden sie in Fahrzeugen eingesetzt, wo sie als Scheibenwischer verwendet werden. Ein typisches Einsatzgebiet sind auch Orte, wo nur Batterien für eine Stromversorgung möglich sind. Auch in
der Industrie kommen Gleichstrommotoren in
Werkzeugmaschinen oder Robotern vor. Es geht von
Antriebsmotoren für Verkehrsbahnen bis hinzu elektrischen Miniaturmodellen von wenigen Millimetern Größe. Auf Grund des hohen Anlaufdrehmoments und der guten Steuerbarkeit der Geschwindigkeit über die Betriebsspannung wird er gerne eingesetzt.
Aufbau:
Im Wesentlichen besteht ein Elektromotor aus einem
Magneten (Ständer) und einer drehbaren Spule (Anker)
mit dem Kollektor (Stromwender). Der Anker befindet sich auf einer Stahlwelle, auf der ein gepresstes Blechpaket aufgebracht ist um „Wirbelströme“ zu vermeiden. Die Ankerwicklung, die aus
einzelnen Teilspulen besteht, ist in dem Anker eingelegt. Anfang und Ende einer jeden Teilspule ist verbunden. Meistens besitzen Anker einen Lüfter. Der Ständer ist der feststehende, äußere Teil
des Motors, der die Aufgabe hat das Erregerfeld zu erzeugen. Es besteht aus dem Eisenkern und den Polschenkeln, die die Ständerwicklung, auch als Erregerwicklung bezeichnet tragen.
Funktionsweise: [Mit Versuch erklärt + Bilder]
Schaltungsarten:
a) Reihenschlussmotor
b) Nebenschlussmotor
Arbeitsblatt:
Aufgabe 1: Eine Spule ist zwischen einem Nordpol und Südpol auf einer Drehachse montiert (Drehspule). Die Spulenanschlüsse sind immer gleich mit der Gleichstromquelle verbunden (Spulenanfang am Pluspol / Spulenende am Minuspol). Funktioniert dieser Elektromotor zum ganzen Dreh um 360°?
Antwort: Nein, die Drehspule muss durch ihrer ungünstigen Startsituation heraus bewegt werden und führt danach nur eine halbe Drehung 180° aus. Dann stehen wieder ungleichnamige Pole gegenüber (Anziehung). Damit die Spule sich ständig weiterdreht, muss man die Drehspule am Ende jeder Halbdrehung so umpolen, dass sich wieder gleichnamige Pole gegenüberstehen und somit erneut Abstoßung vorliegt.
Aufgabe 2: Wie heißt der drehbare Teil des Gleichstrommotors in der Fachsprache?
Antwort: Anker
Dieses Referat wurde eingesandt vom User: QuiiietschEnti
Kommentare zum Referat Gleichstrommotor:
|
