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Elektromotore

Elektromotore sind aus unserem Alltagsleben nicht mehr wegzudenken. In zahlreichen technischen Geräten sind sie vorhanden. Häufig bemerkt man sie aber gar nicht. Man findet Elektromotore in vielen Küchengeräten, in einem Haartrockner oder Rasierappart, im PC oder als Antrieb für den Aufzug, die Rolltreppe und nicht zuletzt in Elektroautos. Diese Aufzählung ließe sich beliebig fortsetzten.

Ein Elektromotor treibt den Lüfter in einem PC an
Ein Elektromotor treibt den Lüfter in einem PC an. Gemäß Typenschild handelt es sich um einen 12 Volt Gleichstrommotor.

Mit einem Elektromotor wird elektrische Energie bzw. Leistung in mechanische Energie bzw. Leistung umgewandelt. Sie sind die technische Umkehrung von Generatoren, diese wandeln Bewegungsenergie in elektrische Energie um. Elektromotore werden durch elektromagnetische Induktion in eine Drehung versetzt.

Es gibt vielfältige Anwendungsgebiete und Bauformen von Elektromotoren.
Bei der Auswahl des geeigneten Elektromotors spielen u.a. die verfügbare Stromart, die nötige Drehzahl und das erforderliche Drehmoment eine Rolle.
Die Drehzahl wird in der Einheit Umdrehung pro Minute angegeben, also 1/min oder min-1. Das Drehmoment M berechnet sich nach der Formel Kraft F mal Radius des Hebelarms r also:
M = F x r
Die Kraft wirkt dabei in Richtung der Drehung. Dies wird in der Formel durch das „x“ anstatt eines einfachen Malzeichens ausgedrückt. Aus der Formel des Drehmoments ergibt sich die Maßeinheit Newtonmeter Nm. Das Drehmoment gibt an welche Kraft bei der Drehung zur Wirkung kommt.

Zusammenfassung wichtiger Kenngrößen für Elektromotore
Physikalische GrößeFormelbuchstabeMaßeinheit ZeichenMaßeinheit
DrehmomentMNmNewtonmeter
Drehzahln1/min oder min-1Umdrehung pro Minute
LeistungPWWatt
Elektrische SpannungUVVolt

Bei der Auswahl eines Elektromotors ist auch der Einbauort zu beachten. Es ist schließlich ein Unterschied, ob der Motor in einer geschützten, trockenen Umgebung eingebaut wird oder in einem eher staubigen und nassen Umfeld verwendet werden soll. Die Eignung eines Motors für eine bestimmte Umgebung, kann man an der Schutzart erkennen. Die Schutzart wird mit den beiden Buchstaben „IP“ gefolgt von meist zwei bis drei Kennziffern angegeben. Die erste Kennziffer beschreibt den Schutz gegen Fremdkörper und Berührung, die zweite Kennziffer beschreibt den Schutz gegen Wasser. Je höher die Ziffern, umso höher ist der Schutz.

Je nachdem mit welcher Stromart Elektromotoren angetrieben werden, unterscheidet man zwischen Gleichstrommotoren, Wechselstrommotoren oder Drehstrommotoren.

Die wesentlichen Teile eines Gleichstrommotor (DC Motor) sind außen der Stator, der ein Magnetfeld erzeugt und innen der Rotor, auch Anker genannt, mit dem die Drehung umgesetzt wird. Auf dem Anker befindet sich eine Spule, die von außen mit Gleichstrom versorgt wird. Die Stromzufuhr erfolgt dabei über den Kommutator, der sich auf der Rotorachse befindet und den feststehenden Bürsten, die den Strom zuführen. Der Kommutator ist dabei so beschaffen, dass es während der Drehung zu Umpolungen zwischen der Plus- und Minusspannung des Gleichstroms kommt. Durch diese Umpolung wird gewährleistet, dass, das Magnetfeld des Rotors sich vom Magnetfeld des Stators ständig abstößt und somit der Rotor in einer ständigen Drehbewegung bleibt.

Wechselstrommotoren (AC Motor) und Drehstrommotoren verwenden zum Antrieb den Wechselstrom. Bei einem Wechselstrommotor wird lediglich eine Phase der Wechselspannung verwendet, bei einem Drehstrommotor hingegen werden alle drei Phasen Wechselspannung genutzt. Der durch die drei Spannungen versursachte Strom wird Drehstrom genannt. Das dabei entstehende magnetische Wechselfeld wird als Drehfeld bezeichnet.
Im Gegensatz zum Gleichstrommotor ist hier eine Umpolung der Spannungszufuhr nicht erforderlich, da hier das magnetische Wechselfeld des Drehstroms genutzt werden kann.

Eine Sonderform der Elektromotoren sind die Servomotoren. Sie ermöglichen das genaue Positionieren der Motorstellung.



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