Elektromotoren

Fremderregter Gleichstrommotor

In diesem Artikel erklären wir dir den Aufbau, das Ersatzschaltbild sowie die Drehmomentkennlinie und die Drehzahleinstellung des fremderregten Gleichstrommotors. Schau für eine anschauliche Erklärung einfach in unser Video dazu rein.

Inhaltsübersicht

Fremderregter Gleichstrommotor einfach erklärt

Bei einem fremderregten Gleichstrommotor handelt es sich um einen Gleichstrommotor dessen Anker -und Erregerkreis jeweils von einer eigenen Spannungsquelle gespeist werden.

Merke
Im Gegensatz zu Motoren die von nur einer Spannungsquelle versorgt werden, erfolgt hier die Drehzahleinstellung deshalb sowohl über den Ankerstrom als auch den Erregerstrom.

Ersatzschaltbild des fremderregten Gleichstrommotors

Die Anker- und Erregerwicklungen werden hierbei durch zwei separate Gleichstromquellen versorgt. Daraus ergibt sich das folgende Ersatzschaltbild:

Zwei Stromkreise eines Fremderregten Gleichstrommotors (Erregerwicklung und Ankerwicklung)
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Ersatzschaltbild Fremderregter Gleichstrommotor

Die Spannungen für den Anker- und Erregerkreis sind unabhängig voneinander. Über einen variablen Vorwiderstand im Ankerkreis kann der Gesamtwiderstand verändert werden.

Drehmomentkennlinie des fremderregten Gleichstrommotors

Die Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie ist im Falle des fremderregten Gleichstrommotors eine Gerade.

Der Motorbetrieb liegt für n kleiner n_0 vor und Generatorbetrieb für n größer n_0. Die Kennlinie kann über die Klemmspannung, das Erregerfeld und den Vorwiderstand verändert werden.

Drehzahleinstellung über die Klemmspannung

Ändern wir die Klemmspannung des Ankerkreises, so verschiebt sich die Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie parallel. Der Grund dafür ist, dass das Drehmoment und die Drehzahl proportional zur Klemmspannung sind.

n \sim U und M\sim U

Dies bedeutet zwar, dass die Steigung der Kennlinie gleichbleibt, n_0 verändert sich allerdings. Je größer die Klemmspannung ist, desto größer ist auch die Leerlaufdrehzahl. Der Vorteil der Klemmspannungssteuerung ist, dass diese verlustfrei ist und sich die Drehzahl schnell einstellt.

Drehzahleinstellung über das Erregerfeld

Die nächste Möglichkeit die Drehzahl einzustellen ist über die Feldsteuerung des Erregerfelds. Hierzu wird der Erregerstrom verringert und das Erregerfeld schwächer. Wird das Feld geschwächt, so wird n_0 größer und die Steigung der Kennlinie wird flacher. Diese Steuerung ist ebenfalls nicht verlustbehaftet, geht aber weniger schnell von statten als die Änderung der Klemmspannung.

Drehzahleinstellung über den Vorwiderstand des Ankerkreises

Kommen wir zur letzten Steuerungsmethode: der Widerstandssteuerung im Ankerkreis. Wie bereits erwähnt kann der Widerstand im Ankerkreis mittels eines variablen Vorwiderstands verändert werden. Bei Erhöhung bleibt n_0 konstant, aber die Steigung der Kennlinie wird kleiner, da der Strom im Anker einem größeren Widerstand ausgesetzt ist. Dieses Verfahren ist beim Anlassen des Motors sehr hilfreich. Da der Widerstand erhöht wird haben wir allerdings einen Verlust im Gegensatz zu den anderen beiden Verfahren.

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