Lernfeld 6 · Prüfung Teil 1
Gleichstrommaschinen
Gleichstrommaschinen: Aufbau mit Kommutator und Wendepolen, Erregungsarten, Gegenspannung, Drehzahlsteuerung, Anlassen und Drehrichtung.
Darum geht es
Eine Gleichstrommaschine hat im Ständer Hauptpole mit der Erregerwicklung, die das Magnetfeld erzeugen. Im Läufer, dem Anker, liegen Spulen, deren Strom über Kohlebürsten und den Kommutator zugeführt wird. Der Kommutator kehrt den Strom in jeder Spule genau dann um, wenn sie unter den nächsten Pol wandert, damit das Drehmoment immer in dieselbe Richtung wirkt. Wendepole zwischen den Hauptpolen unterdrücken dabei das Bürstenfeuer, eine Kompensationswicklung gleicht die Ankerrückwirkung aus.
Nach der Schaltung der Erregerwicklung unterscheidet man fremderregte Maschinen, Nebenschluss-, Reihenschluss- und Doppelschlussmaschinen. Fremderregte und Nebenschlussmotoren halten ihre Drehzahl bei Last fast konstant. Der Reihenschlussmotor hat ein sehr hohes Anzugsmoment, geht aber ohne Last durch und darf deshalb nie leer laufen. Die Klemmen sind genormt: A Anker, B Wendepol, C Kompensation, D Reihenschluss, E Nebenschluss, F Fremderregung.
Dreht der Anker, induziert er eine Gegenspannung, die fast so groß ist wie die Klemmenspannung. Nur die Differenz treibt den Strom durch den kleinen Ankerwiderstand. Im Stillstand fehlt die Gegenspannung, deshalb wäre der Einschaltstrom ohne Begrenzung riesig; ein Anlasswiderstand oder ein Stromrichter begrenzt ihn. Die Drehzahl erhöhst du mit mehr Ankerspannung oder durch Feldschwächung. Zum Umkehren der Drehrichtung polst du entweder den Anker oder das Feld um, nie beides.
Das solltest du dir merken
- Der Kommutator wendet den Strom in den Ankerspulen.
- Ein Reihenschlussmotor darf nie ohne Last laufen.
- U_A = U_i + I_A · R_A, im Stillstand ist U_i = 0.
- Drehzahl steigt mit der Ankerspannung und bei Feldschwächung.
- Drehrichtung umkehren durch Umpolen von Anker oder Feld, nicht von beiden.
Formeln
- Spannungsgleichung des Ankerkreises
- Ankerspannung in V, induzierte Gegenspannung in V, Ankerstrom in A, Ankerkreiswiderstand in Ω
- Drehzahl
- Drehzahl, magnetischer Fluss der Erregung
- Anlass-Vorwiderstand
- zulässiger Anlaufstrom in A
Typische Fehler in der Prüfung
- Bei der Drehzahländerung den Spannungsfall am Ankerwiderstand vergessen.
- Zum Umkehren der Drehrichtung beide Netzzuleitungen getauscht.
- Den Erregerkreis vor dem Ankerkreis abgeschaltet.
Tipps aus der Werkstatt
- Beim Gleichstrommotor gilt: Feld zuerst ein und zuletzt aus. Fällt das Feld bei laufendem Anker weg, kann der Motor durchgehen. Und zum Umkehren der Drehrichtung entweder Anker oder Feld umpolen, beides zusammen ändert nichts.
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14 Aufgaben zu „Gleichstrommaschinen“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.
Jetzt übenGrundlage: KMK-Rahmenlehrplan Elektroniker/-in für Maschinen und Antriebstechnik, Lernfeld 6 (Elektrische Maschinen herstellen und prüfen); DIN EN 60034-8. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.