Wann setzt man Gleichstrommotoren ein und wann Wechselstrommotoren. Welche sind wirtschaftlicher?

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5 Antworten

Gleichstrommotoren haben den großen Vorteil, dass sie leicht zu regeln sind. Theoretisch kann man das mit elektromechnischen Stellgliedern, z.B. Potientiometern hinkriegen. Aus dem Wechselstrom des Netzes Gleichstrom zu machen, ist eine der einfachsten Übungen innerhalb der Elektrotechnik. Der Nachteil ist die teure Fertigung sowie die regelmäßige Wartung. Bürsten und Kollektor können verschleißen. Zu viel Dreck in den Nuten des Kollektors kann zu Kurzschlüssen führen. Wo es auf einfache und billige Regelung ankommt, z.B. bei Spielzeug, wird sich der Gleichstrommotor noch lange halten.

Wechselstrommotoren, insbesondere Asynchronmotoren haben den riesengroßen Vorteil der einfachsten Bauart. Die einzigen Verschleißteile sind die Wellenlager. Baut man die dick genug, hält der Motor so lange wie die Anlage, die er antreibt. Durch die einfache Bauart ohne teuren Materialien ist er auch sehr preisgünstig und wartungsfrei. Höchstens muss man mal den Staub aus der Kühlung entfernen. Das Problem liegt in der schlechten Regelbarkeit.

Bei Förderanlagen mit konstanter Drehzahl werden nach wie vor einfache ungeregelte Asynchronmotoren verwendet. In großer Stückzahl gekauft, sind die wirklich billig.

Bei Förderanlagen mit nicht zu hoher Leistung verwendet man entweder mechanische stufenlos verstellbare Getriebe oder Frequenzumrichter.

Im Bereich hoher Leistungen sowie empfindlicher Regelung, z.B. bei getakteten Zuführungen oder Positionierantrieben, die sehr präzise arbeiten müssen, hat sich in den letzten Jahren ein Umschwung vollzogen. Durch die fortgeschrittene Regelelektronik werden heutzutage statt Gleichstromantrieben Asynchron-Servomotoren mit entsprechend hoch entwickelten Frequenzumrichtern eingesetzt. Man hat die Vorteile der einfachen Bauart mit der guten Regelbarkeit kombiniert. Zudem haben diese Antriebe den Vorteil, dass sie beim Start für wenige Sekunden mit einem starken Überstrom zu enormen Beschleunigungen fähig sind.

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Keiner hat erklärt was eigentlich ein Wechselstrommotor ist. Daher die seltsamen Antworten. Welche Motoren gibtes? Zuerst die wichtigsten:

  • Asynchrone Drehstrommotoren: Die haben Haben meist 3 Wicklungen am Stator, für jede Phase eine, die sind 120° Winkel versetzt. Der Rotor hat einen "Kurzschlusskäfig und versucht sich mit dem Drehfeld mitzudrehen. Das Drehfeld macht 50 Umdrehungen pro Sekunde, also 3000 Touren. Da die Kraft umso größer ist je höher der Versatz von Drehfeld zu Rotor ist wird klar dass der Rotor IMMER langsamer ist als das Drehfeld, als meist so um die 2900 U/Minute. Bei Überlast bleibt er einfach stehen und wird heiß. So ein Motor kann aber auch mehrere Pole haben zB 2 oder 3 Wicklungen pro Phase, dann wird aber auch die Drehzahl halbiert oder gedrittelt da der Versatz nicht mehr 120° sondern 60° oder 40° Grad ist
  • Asynchrone Wechselstrommotore funktioniert ähnlich nur hat er nur eine Phase. Da nun der Motor kein Drehfeld sondern nur ein Wechselfeld hätte weiß er nicht welche Richtung er laufen soll. Daher wird eine Zusatzwicklung eingebaut die über einen Kondensator ein Verzögerung erhält. Damit ist die Drehrichtung wieder klar.Es gilt daher auch Maximale Drehzah weniger als 3000 Umdrehungen pro Minute, bei mehren Polen wird wieder dividiert.
  • Synchrone Wechselstrommotore haben als Rotor einen Dauermagnet und folgen dem Drehfeld 1:1, bei Überlast bleibt er stehen. Also 3000  Umdrehungen oder einen exakten Teil davon oder Stillstand.
  • Reine Gleichstrommotore haben einen Dauermagnet als Stator und einen Anker mit Wicklungen. Außerdem hat der Rotor eine Kommutator der die Wicklungen dann mit Strom versorgt und die Stromrichtung je nach Stellung des Rotors verändert. So wird eine Wicklung immer von einem Magnet angezogen aber bevor sie dort ist und zum stehen kommt wird die Polarität geändert (sehr einfach beschrieben). So kann der Motor mit jder Geschwindigkeit drehen und verschiedener Kraft. Drehzahl wird begrenzt durch die herausgeschleuderten Drähte und andere mechanische Einflüsse.
  • Allstrommotore arbeiten genauso nur haben sie an Stelle der Dauermagneten Elektromagnete die auch die Polarität mit dem Wechselstrom umdrehen. Somit kann man diese, nach Bauart Gleichstrommotore, auch mit Wechselstrom betreiben. Zu finden in MIxer, Waschmaschinen für die Schleuder, Staubsauger, Föhn usw. Im Gegensatz zum einfachen Gleichstrommotor kann man das Feld des Stators beeinflussen und damit die Kraft und Drehzahl. Je kleiner die Feldstärke umso geringer die Kraft aber umso höher die Drehzahl. Dabei kann man Rotor und Stator parallel oder in Serie schalten... Genug daven im Moment
  • Viele andere Motorarten die zwar ähnlivh funktionieren, vom Magnetfeld, aber in der Ansteuerung meist eine hochgestochene Elektronk haben die sich das Drehfeld gezielt selbst erzeugt

Also ist es nun klar: Drehstrom und Wechselstrommotoer werden verwendet für gleiche Drehzahl und Langlebigkeit. Gleichstrom bzw Allstrommotore für alles andere.

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Aufgrund der Tatsache, dass der normale Haushalt nur über Wechselspannung verfügt, machen Gleichstrommotoren wenig Sinn, was die Wirtschaftlichkeit anbelangt, sollte man den Wirkungsgrad zwischen zugeführter Leistung und abgegebener Leistung vergleichen. Außerdem muss man mit einberechnen, dass man für einen Gleichstrommotor einen Gleichrichter benötigt, welcher ja auch gekauft werden muss, 

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Kommentar von ginko82
25.11.2016, 20:30

Wozu gibt es dann Gleichstrommotoren?  Wofür werden diese denn bevorzugt eingesetzt.?

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Kommt darauf an, welche Art von Spannung zur Verfügung steht... normale Anwender werden kaum die Gleichspannung wechselrichten

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Kommentar von ginko82
25.11.2016, 20:30

Wozu gibt es dann Gleichstrommotoren?  Wofür werden diese denn bevorzugt eingesetzt.?

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Gleichstrommotoren sind grundsätzlich nur dort einsetzbar, wo heutzutage noch eine Gleichstromquelle zur Verfügung steht.

Da fällt mir zuerst der PC ein. Im PC steht im Kleinspannungsbereich nur ein Gleichstromnetz (12 V DC und 5 V DC) zur Verfügung zur Versorgung diverser Komponenten. Deshalb setzt man für Laufwerke und Lüfter kleine Gleichstrommotoren ein, weil kein anderes Versorgungsnetz zur Verfügung steht.

Ähnlich verhält es sich z.B. mit Motoren für kleine Spielzeuge oder Handventilatoren, die mit Batterien oder Akkus betrieben werden. Da gibt es ja nur Gleichstrom. Auch Autoanlasser werden notgedrungen mit Gleichstrom aus der Autobatterie betrieben.

Wo Gleich- und Wechselstrom gleichermaßen zur Verfügung stehen, werden heute fast keine Gleichstrommotoren mehr eingesetzt. Gleichstrommotoren hatten ursprünglich den Vorteil der einfacheren Steuerung. Da können heute die Wechselstrommotoren dank moderner Leistungselektronik gut mithalten. Bei größeren Leistungen haben sich heute fast überall die robusten Drehstrom-Asynchron-Käfigläufer durchgesetzt.

In vielen Städten wurden vor ca. hundert Jahren die seinerzeit vorteilhaften Gleichstrommotoren für Straßenbahnen eingesetzt. Diese Gleichstrom-Versorgungsnetze für Straßenbahnen (eventl. auch U-Bahnen) sind zum Teil heute noch weitgehend in Betrieb. Die Umrüstung auf Wechselstrom lohnt sich da gewöhnlich nicht.

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Kommentar von dompfeifer
26.11.2016, 01:09

Warum sollte man ausgerechnet für Förderanlagen Gleichrichter an das überall zur Verfügung stehende Wechselstromnetz bauen und dann damit Gleichstrommotoren betreiben?

Oder hast Du schon eine Förderanlage gesehen, bei dem ein Gleichstromnetz zur allgemeinen Verfügung steht? Wo gibt es denn so etwas? In Europa wohl nicht!

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