Elektromotoren

Nebenschlussmotor

Inhaltsübersicht

In diesem Artikel stellen wir dir den Nebenschlussmotor vor. Wir erklären dir sein Ersatzschaltbild, seinen Aufbau und zeigen dir wie sich seine Drehzahl berechnet. In unserem Video findest du das Thema noch einmal super aufbereitet und einfach erklärt. Schau doch direkt mal rein.

Nebenschlussmotor einfach erklärt

Bei dem Nebenschlussmotor handelt es sich um einen Gleichstrommotor bei dem die Anker und die Erregerwicklung parallel geschalten sind. Das bedeutet, dass der Motor mit nur einer Spannungsquelle versorgt wird. Aufgrund des dadurch verringerten Bauraums findet die Nebenschlussmaschine häufig Anwendung. Des Weiteren ist die Drehzahl des Nebenschlussmotors weitestgehend lastunabhängig.

Ersatzschaltbild des Nebenschlussmotors

In den Videos „Gleichstrommotor Berechnung“ und „fremderregter Gleichstrommotor“ hast du bereits Ersatzschaltbilder kennengelernt und weißt wie du diese interpretierst.

Hier wird nun das Ersatzschaltbild des Nebenschlussmotors betrachtet.

Ersatzschaltbild eines Nebenschlussmotors mit Ankerwicklung und Erregerwicklung
Ersatzschaltbild eines Nebenschlussmotors

Die Besonderheit ist, dass der Erregerkreis parallel zum Ankerkreis verschaltet ist. Beide Kreise werden mit derselben konstanten Spannungsquelle versorgt.

Drehzahl des Nebenschlussmotors

Vernachlässigt man die Ankerrückwirkung, dann sind der Erregerstrom IF (i f ) und der magnetische Fluss φ (Phi) konstant. Die Ankerrückwirkung ist das Phänomen, dass der Verlauf des Erregerfeldes durch den Ankerstrom beeinflusst wird. Dies ist bei einer belasteten Maschine immer der Fall. Aus der Konstanz des magnetischen Flusses ergibt sich die folgende Formel für die Drehzahl n:

    \[n=\frac{U-(R_{A,V}+R_A)\cdot I_A}{k \cdot \Phi}\]

n \widehat{=}Motordrehzahl in Hz, U \widehat{=} Klemmenspannung , (R_{A,V}+R_A)\widehat{=} Ankerwiderstand, I_A \widehat{=} Ankerstrom, k\widehat{=} Motorkonstante, \Phi \widehat{=} magnetischer Fluss.

In dem Ersatzschaltbild sind in beiden Zweigen veränderbare Vorwiderstände eingebracht. Sie erfüllen den Zweck der Drehzahlregelung. Diesen Zusammenhang kannst du auch aus der Formel für die Drehzahl ablesen.

Eine Steuerung über die Klemmspannung oder die Feldschwächung ist nicht möglich, da Erreger- und Ankerkreis mit derselben Spannungsquelle versorgt werden. Wird die Drehzahl durch den Ankervorwiderstand eingestellt, so ist dies verlustbehaftet . Im Gegensatz dazu kann die Drehzahl über den Erregervorwiderstand fast ohne Verluste gesteuert werden, da der Stromfluss im Erregerzweig deutlich geringer ist.

Drehmoment Kennlinie des Nebenschlussmotors

Die Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie ist wie beim fremderregten Gleichstrommotor eine Gerade, allerdings mit einer vergleichsweise geringeren Steigung. Was du noch wissen solltest ist, dass jede Variable die mit einem „N“ indexiert ist, zum Beispiel nN, für den Nennbetrieb steht. Dieser liegt vor, wenn der Motor in dem Punkt betrieben wird, für den er auf Dauer ausgelegt ist. Die Haltbarkeit des Motors darf durch dauerhaften Nennbetrieb nicht verringert werden.

Drehmoment des Nebenschlussmotors

Das Drehmoment des Nebenschlussmotors ergibt sich aus aus der Motorkonstanten k dem magnetischen Fluss \Phi und dem Ankerstrom I_A.

    \[M=k \cdot \Phi \cdot I_A\]

Der magnetische Fluss ist wie bereits erwähnt konstant. Dadurch wird das Drehmoment proportional zum Ankerstrom.

Generatorbetrieb des Nebenschlussmotors

Der Generatorbetrieb des Nebenschlussmotors basiert auf dem Prinzip der Selbsterregung. Wird der Generator mit einer konstanten Drehzahl betrieben, so wird durch den Restmagnetismus, eine Spannung induziert. Diese bringt einen Erregerstrom mit sich. Durch den Strom wird das vorhandene Feld verstärkt und die induzierte Spannung wird immer größer, bis sie gleich dem Spannungsabfall an den Erregerkreiswiderständen ist.


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