Stromaufnahme beim Elektromotor

: Hallo NG, : : mich beschäftigt schon seit längerem die Frage, warum ein Elektromotor : bei steigender Belastung mehr Strom zieht, aber irgendwie habe ich in : der Literatur noch keine zufriedenstellende Erklärung dazu gefunden. : : Es heißt zwar immer, dass der Stromfluss dem Drehmoment proportional : ist - aber welcher physikalische Sachverhalt ist dafür verantwortlich, : dass, wenn ich den Motor belaste, er dann einen größeren Strom zieht? : Ich meine damit den genauen Mechanismus, der hinter I~M steckt. : Dies hängt doch irgendwie mit der induzierten Spannung zusammen, oder?

Naja....grundsätzlich funktioniert ein Motor ja, weil sich etwas in einem Magnetfeld bewegt. Und da herrscht die Lorentzkraft... und die ist halt

F=i*(l x B)

für einen stromdurchflossenen Leiter der Länge l und des Magnetfelds B.

tja....das Moment ist dann M=r*F.

Die genaue Herleitung wär da jetzt ein wenig langwierig denke ich, aber die Stromabhängigkeit kommt aus der Lorentzkraft. Rauskommen tut für die Gleichstrommaschine dann

M=c*phi*I_A

c: Konstante, die den Aufbau der Maschine beschreibt phi: Erregerfluß (hängt vom Erregerstrom ab) I_A: Ankerstrom

: Gibt es hierbei Unterschiede zwischen Gleichstrom-, Synchron- und : Asynchronmaschinen?

Eigentlich herrscht dasselbe Grundprinzip - überall. In Drehfeldmaschinen (Asynchron-/Synchronmaschine) ist halt noch ein Faktor sin beta dabei, der die Phasenverschiebung berücksichtigt:

M_i=c*phi_h*I1*sin beta

Herleiten tut man das ganze meist aus der Leistung.

Man kann das mit dem Energiesatz begründen. Am Besten betrachtet man zunächst einen idealisierten Nebenschlussmotor mit dem Innenwiderstand 0.

Ein solcher Motor wirkt auch als Generator und erzeugt eine Gegen-EMK. Nehmen wir an, dass bei einer bestimmten Drehzahl die Gegen-EMK genauso groß wie die Klemmenspannung wäre. Dann würde kein Strom fliessen. Diese Drehzahl ist aber nur erreichbar, wenn es keine Reibung gibt.

Je grösser die Reibung oder die Belastung wird, um so grösser wird die Energieabgabe und -aufnahme. Da die Klemmenspannung konstant ist, muss der Strom steigen.

Wäre der Innenwiderstand des Motors 0, dann wäre das Drehmoment beliebig gross und die Stromaufnahme bei beliebig hoher Belastung beliebig hoch und die Drehzahl konstant.

In (billigen) Plattenspielern usw. nutzt man das aus, man speisst den Motor mit einer elektronischen Spannungsquelle mit negativem Innenwiderstand, und kompensiert so den Innenwiderstand des Motors und erhält lastunabhängige Drehzahl.

Bei Nebenschlussmotoren und (A)Synchronmotoren ist es komplizierter.

Generell ist aber die magnetische Kraft dem Stromfluss proportional, und damit das Drehmoment an der belasteten Achse ebenfalls.

Grüsse,

Peter

Matthias Baur schrieb: > mich beschäftigt schon seit längerem die Frage, warum ein Elektromotor > bei steigender Belastung mehr Strom zieht

Allgemein gesprochen: Jeder Motor ist gleichzeitig ein Generator. Der angelegten Spanung U stehen dann zwei Spannungen entgegen: a) die Generatorspannung U' b) der Spannungsabfall am ohmschen Widerstand R des Motors.

Bei Leerlaufstrom I: U = U' + R*I Durch eine aeussere Belastung wird (bei einem einfachen Gleichstrommotor) der Motor gebremst und U' (Generator- spannung) wird kleiner. Die obige Gleichung gilt aber immer noch. Daher muss der Strom steigen.

Das gilt nur bedingt in einem engeren Bereich. Mit steigendem Strom steigen auch die Waermeverluste. Ausserdem darf das Eisen des Motors nicht in die magnetischen Saettigung gelangen.

Allerdings gibt es Unterschiede. Schon bei den Gleichstrom-Maschinen gibt es Hauptschluss- und Nebenschluss-Maschinen. Diese Leute beschaeftigen sich damit jeden Tag: --> de.sci.ing.elektrotechnik

mit Gruss Joachim Riehn

Hallo Peter!

Ich habe sowas schon mal im Zusammenhang mit Lautsprechern gehört, aber es für Humbug gehalten. Wie funktioniert denn so eine elektronische Spannungsquelle mit negativem Innenwiderstand ?

Vielen Dank für deine Erklärung und viele Grüsse Karl

Vergleichsweise trivial ;-). (Prinzip:) Man schaltet dem Motor ein Widerstand in Serie, der gleich gross ist wie der Innenwiderstand des Motors. An diesem fällt dann die gleiche Spannung ab wie am nicht zugänglichen Innenwider- stand des Motors. Diese Spannung kann man dann zur Motor- spannung dazuaddieren, womit der Abfall am Innenwiderstand kompensiert wäre. Unter der Annahme, dass beim Gleichstrom- motor die Spannung nur durch die Drehzahl gegeben ist (Permanentmagnet-Stator), Motor also gleich Dynamo ist, ist dann bei konstanter auf diese Weise frisierter Spannung die Drehzahl konstant. Funktioniert recht gut, auch für kleine Bohrmaschinen interessant. Schaltung des öftern in irgendwelchen Hobbyheften. Rumspielen lohnt, lassen sich lustige Effekte realisieren, etwa eine Drehzahlsteigerung bei Belastung, oder ein stillstehender Motor, den man nicht rückwärts drehen kann, usw.

Eigentlich trivial. Bei steigendem Strom steigt auch die Klemmenspannung. Das erreicht man, indem man den Strom misst (per Shunt) und auf die Spannung rückkoppelt.

Und hier sind wir auch schon beim Nichtrivialen: Durch die Rückkopplung sinkt die Stabilität. Der Innenwiderstand des Motors ist nicht konstant sondern vom Drehwinkel abhängig. Der Anker bildet zusammen mit dem Magnetfeld ein schwingfähiges System. Das Ganze kann schwingen, wenn der resultierende Gesamtwiderstand < 0 wird. Deshalb muss es bedämpft werden.

Bei Lautsprechern nimmt man afaik Sensoren, welche die Auslenkung oder Beschleunigung der Membran messen und koppelt das Signal gegen. Aber es gibt ja alles Mögliche.

Grüsse,

Peter