Elektromotoren

Gleichstrommotor Berechnung

Du hast bereits vom Gleichstrommotor gehört, aber keine Ahnung wie man diesen berechnet? Keine Sorge, in diesem Beitrag zeigen wir dir wie das geht!

Du hast genug vom Lesen? Dann schau dir doch einfach unser Video zur Gleichstrommotor Berechnung an!

Inhaltsübersicht

Gleichstrommotor berechnen

Merke
Um einen Gleichstrommotor berechnen zu können, müssen wir ein elektrisches Ersatzschaltbild erstellen.

Dieses sollte berücksichtigen, dass bei der Anlegung einer Spannung an die Ankerklemmen, ein Strom durch die Ankerwicklung fließt. Dass durch die Rotation des Ankers und die damit verbundene Flächenänderung der Spule eine Spannung in dieser induziert wird, welche abhängig vom Motoraufbau, der Erregerfeldstärke und der Drehzahl des Motors ist. Und dass der Ankerstrom einem Widerstand durch die Kupferwicklungen ausgesetzt ist.

U steht für die Klemmspannung, I_a für den Ankerstrom, U_i für die induzierte Spannung und R_a für den Widerstand im Anker.

Gleichstrommotor berechnen Klemmspannung Ankerstrom Induzierte Spannung Widerstand im Anker
direkt ins Video springen
Gleichstrommotor berechnen

Die induzierte Spannung ist das Produkt aus einer Maschinenkonstante k, dem magnetischem Fluss \phi des Erregerfeldes und der Drehzahl n.

U_i=k\cdot\phi\cdot n

Für die Klemmspannung U gilt: U=R_a\cdot I_a+U_i

Gleichstrommotor Generator

Eine wertvolle Eigenschaft von Elektromotoren ist, dass diese auch als Generator verwendet werden können. Ist dies der Fall, so ist der Ankerstrom negativ und die Maschine gibt Leistung ab, um elektrische Leistung zu erzeugen. Für den Fall des Motorbetriebs ist der Ankerstrom positiv und die Maschine nimmt Energie auf, um diese in mechanische Leistung zu wandeln. Wenn der Ankerstrom 0 ist, dann befindet sich der Motor im Leerlauf.

Um welchen Betrieb es sich handelt kannst du auch anhand der Spannungen erkennen. Ist die Klemmspannung kleiner als die induzierte Spannung, läuft die Maschine im Generatorbetrieb, ist sie größer, so befindet sie sich im Motorbetrieb. Im Leerlauf ist die Klemmspannung gleich der induzierten Spannung.

Gleichstrommotor Generator Motorbetrieb Generatorbetrieb Leerlauf
direkt ins Video springen
Gleichstrommotor Generator

Die Formel der induzierten Spannung

U_i=k\cdot\phi\cdot n

zeigt uns, dass diese von der Drehzahl des Motors abhängig ist. Im Leerlauf haben wir eine Drehzahl der Höhe n null. Wenn die Drehzahl nun kleiner ist als die Leerlaufdrehzahl liegt wieder der Motorbetrieb vor (n<n0), bei größerer Drehzahl wiederum der Generatorbetrieb (n>n0).

Die elektrische Leistung des Gleichstrommotors ergibt sich durch die Formel:

P_{el}=P_{Verlust}+P_{mech}

Multiplizieren wir die Formel der Klemmspannung mit dem Ankerstrom, so erhalten wir die Formel für die elektrische Leistung:

U\cdot I_a=R_a\cdot I_a^2+U_i\cdot I_a

U mal I_a ist dabei die elektrische Leistung, die dem Motor zugeführt wird: P elektrisch. R_a\cdot I^2_a ist die Verlustleistung, die durch den Widerstand im Draht verloren geht: P Verlust. U _i \cdot I_a ist die Leistung, die in mechanische Leistung umgewandelt wird: P mechanisch.

Für das Drehmoment haben wir die Formel:

M=\frac{P_{mech}}{2\pi\cdot n},

daraus folgt: M=\frac{U_i\cdot I_a}{2\pi\cdot n}

und setzt man für die Klemmspannung U_i=k\cdot\phi\cdot n ein,

so ergibt sich: M=\frac{k\cdot\phi\cdot I_a}{2\pi}.

Dies zeigt, dass das Drehmoment proportional zum Ankerstrom ist.

M\sim I_a

Bei steigendem Drehmoment, also steigender Belastung, steigt der Ankerstrom proportional mit an.

So, das waren jetzt die wichtigsten Formeln, die du zur Berechnung des Gleichstrommotors draufhaben solltest. Diese sind allgemein gültig für jede Art von Gleichstrommotor. Am besten suchst du dir mal eine Aufgabe aus deinen Vorlesungen raus und probierst die Formeln anzuwenden.

Hallo, leider nutzt du einen AdBlocker.

Auf Studyflix bieten wir dir kostenlos hochwertige Bildung an. Dies können wir nur durch die Unterstützung unserer Werbepartner tun.

Schalte bitte deinen Adblocker für Studyflix aus oder füge uns zu deinen Ausnahmen hinzu. Das tut dir nicht weh und hilft uns weiter.

Danke!
Dein Studyflix-Team

Wenn du nicht weißt, wie du deinen Adblocker deaktivierst oder Studyflix zu den Ausnahmen hinzufügst, findest du hier eine kurze Anleitung. Bitte lade anschließend die Seite neu.